Twee ter ziele gegane satellieten kwamen bijna in botsing op 29 januari en hun close call (de objecten misten elkaar naar schatting 154 voet of 47 meter) hernieuwde de aandacht voor een groeiend probleem ver boven de aarde: een wolk van ruimteafval.
Miljoenen objecten vormen dit autokerkhof, waar ronddwarrelende fragmenten snelheden van bijna 18.000 mph (19.000 km / h) kunnen halen, ongeveer zeven keer sneller dan de snelheid van een kogel, volgens NASA. Ongeveer 500.000 stukjes puin zijn minstens van marmerformaat en ongeveer 20.000 objecten zijn zo groot als een softbal of groter, meldde NASA in 2013.
Toevoegen aan de rommel is de verspreiding van miniatuursatellieten die cubesats worden genoemd. Deze kubussen van 4 inch lang (10 centimeter) wegen slechts 3 lbs. (1,4 kilogram) en startkosten beginnen bij $ 40.000; Volgens Los Alamos National Laboratory geven particuliere bedrijven duizenden opdracht tot het verzamelen van gegevens en het leveren van internet- en radioservices.
Met deze opeenhoping van ruimtecongestie racen ruimtevaartingenieurs om technologieën en systemen te ontwikkelen die crashes kunnen voorkomen om werksatellieten, toekomstige ruimtemissies en mensen en eigendommen op de grond te beschermen, vertelden Los Alamos-experts WordsSideKick.com.
Ongeveer 5.000 satellieten vervoeren ladingen in een baan om onze planeet, maar slechts ongeveer 2.000 zijn actief en communiceren met de aarde, zei David Palmer, een Los Alamos-wetenschapper en wetenschapper op afstand.
"Momenteel, wanneer iets wordt gelanceerd - en een lancering kan 100 of meer satellieten vrijgeven - moeten de operators en de ruimtebewakingsmensen elk stuk hardware in de ruimte dat door de raket wordt vrijgegeven volgen en individueel bepalen welk stuk dat is," vertelde hij WordsSideKick.com
Palmer is de hoofdonderzoeker voor een project dat een soort elektronische nummerplaat voor satellieten ontwikkelt. Hierdoor kunnen orbiters hun eigenaars en posities uitzenden zolang ze in de ruimte zijn, zelfs nadat de satelliet niet meer functioneert.
Zelfaangedreven en laserpulserend
De zogenaamde kentekenplaat is ongeveer zo groot als een Scrabble-tegel, klein genoeg om zelfs kleine blokjes te dragen. Nagesynchroniseerd met de extreem lage bron optische identificatie, of ELROI, produceert het een unieke identificatiecode - een satellietlicentienummer - met een laser die 1000 keer per seconde knippert. Patronen die door het knipperen worden gecreëerd, worden omgezet in seriële codes die door telescopen op de grond kunnen worden gelezen, waardoor de eigenaar en coördinaten van een satelliet worden geïdentificeerd.
Omdat ELROI wordt aangedreven door zijn eigen zonnecel, kan hij na het einde van de levensduur van de satelliet blijven "praten" met de aarde. En omdat ELROI klein en licht van gewicht is en geen externe voeding nodig heeft, kan het gemakkelijk worden bevestigd aan stukjes hardware die geen radiozenders hebben, zoals de raketten die satellieten de ruimte in lanceren en eindigen als vrij zwevende rommel.
Door het leveren van traceerbare gegevens voor individuele objecten in de steeds groter wordende wolk van ruimteafval, zou ELROI een cruciale rol kunnen spelen bij het voorkomen van botsingen. Het kan zelfs radio-uitzendingen in werkende satellieten volgen en operators waarschuwen wanneer de communicatie wordt verstoord, zei Palmer.
"Naast de identificatiefunctie kan het ook worden gebruikt als diagnostische functie met lage bandbreedte. Dat zal dus ook helpen om het aantal gebroken satellieten in de ruimte te verminderen," voegde hij eraan toe. "Kentekenplaattechnologie is slechts een deel van de oplossing, maar het is een belangrijk onderdeel."
Raketwetenschap
Wanneer raketten satellieten in een baan om de aarde lanceren, verbranden ze meestal al hun brandstof tegelijk. Echter, het vullen van raketten met een soort brandstof die herhaaldelijk opnieuw kan worden aangewakkerd, zou grondoperatoren nog een andere mogelijkheid kunnen bieden om satellieten te beschermen tegen ruimtecrashes, vertelde Los Alamos-onderzoeksingenieur Nick Dallmann aan WordsSideKick.com.
"Waar we hier in Los Alamos aan hebben gewerkt, is een solide raket maken waar je hem kunt starten, stoppen en vervolgens opnieuw kunt starten", zegt Dallmann, een projectleider voor de ontwikkeling van deze nieuwe methode. Als de brandstof van een raket opnieuw kan worden ontstoken, zelfs nadat een satelliet in een baan om de aarde is geraakt, kan de ruimtehardware van koers veranderen om een mogelijke botsing te voorkomen, legde hij uit.
'We hebben het concept ontwikkeld waarin onze raket een nuttige lading is die in een satelliet is geïntegreerd', zei Dallmann. "Mogelijk, vele jaren nadat de satelliet is losgekomen van de bovenste trap van het lanceervoertuig, kan ons laadvermogen worden ingeroepen om een noodmanoeuvre voor het vermijden van orbitale puin uit te voeren."
Sinds de jaren zestig weten wetenschappers dat het snel decomprimeren van de verbrandingskamer in een raket met vaste brandstof de verbranding na ontsteking zou kunnen doven. Voor Dallmann en zijn collega's was de uitdaging om een herbruikbaar ontstekingssysteem te creëren in combinatie met een mechanisme om de brandstofkamer snel te decomprimeren.
Een andere uitdaging was hoe de brandstof opnieuw te ontsteken, omdat ontstekers meestal worden vernietigd door de eerste verbranding. Om dat op te lossen, besloten de wetenschappers de conventionele pyrotechnische ontsteker niet te gebruiken. In plaats daarvan experimenteerden ze met het scheiden van water in waterstof en zuurstof in de verbrandingskamer en staken ze vervolgens aan met een elektrode om een vonk te genereren. Vervolgens blussen de onderzoekers de brandwond door decompressie.
"We hebben dit kunnen ontwikkelen tot het punt waarop we meerdere brandwonden achter elkaar kunnen uitvoeren in een kleine raket," zei Dallmann. De volgende stappen zullen tests in een baan om de aarde omvatten, 'waarbij we meerdere brandwonden aan boord van een cubesat zouden uitvoeren', zei Dallmann.
