29 января два почти не существовавших спутника едва не столкнулись, и их близкий вызов (объекты пропускали друг друга примерно на 154 фута или 47 метров) вновь привлек внимание к растущей проблеме далеко над Землей: облаку космического мусора.
Согласно данным НАСА, миллионы объектов составляют этот орбитальный свалку, где осколки могут достигать скорости почти 18 000 миль в час (19 000 км / ч), примерно в семь раз быстрее, чем скорость пули. Около 500 000 кусков мусора имеют мраморный размер, по меньшей мере, и около 20 000 объектов размером софтбол или больше, сообщило НАСА в 2013 году.
Добавление к беспорядку - распространение миниатюрных спутников, названных cubesats. Эти 4-дюймовые (10 сантиметров) кубов весят всего 3 фунта. (1,4 кг) и стартовые затраты начинаются с 40 000 долларов; По данным Национальной лаборатории Лос-Аламоса, частные компании заказывают их тысячами для сбора данных и предоставления услуг Интернета и радио.
Эксперты из Лос-Аламоса в интервью Live Science сообщили, что в условиях накопления космического скопления инженеры в аэрокосмической отрасли стремятся разработать технологии и системы, которые могут предотвратить сбои, чтобы защитить работающие спутники, будущие космические миссии, а также людей и имущество на земле.
Приблизительно 5000 спутников доставляют полезные грузы на орбиту вокруг нашей планеты, но только около 2000 активны и обмениваются данными с Землей, сказал Дэвид Палмер, ученый из Лос-Аламоса, занимающийся космическими исследованиями и дистанционным зондированием.
«В настоящее время, когда что-то запускается - и запуск может выпустить 100 или более спутников - операторы и люди, занимающиеся космическим наблюдением, должны отслеживать каждую часть космического оборудования, выпущенного ракетой, и индивидуально определять, какая часть есть какая», - сказал он Живая Наука
Палмер является основным исследователем проекта по разработке типа электронного номерного знака для спутников. Это позволит орбитальным станциям транслировать своих владельцев и позиции, пока они находятся в космосе, даже после того, как спутник перестанет функционировать.
С автономным питанием и лазерной пульсацией
Так называемый номерной знак размером с плитку Эрудит, достаточно маленький, чтобы его могли носить даже крошечные кубы. Получив название оптического идентификатора с чрезвычайно низким уровнем ресурсов, или ELROI, он создает уникальный идентификационный код - номер лицензии спутника - с лазером, который мигает 1000 раз в секунду. Образцы, созданные миганиями, преобразуются в последовательные коды, которые могут быть считаны телескопами на земле, идентифицируя владельца спутника и координаты.
Поскольку ELROI питается от своего солнечного элемента, он может продолжать «разговаривать» с Землей после окончания срока службы спутника. А поскольку ELROI небольшой и легкий и не требует внешнего источника питания, его можно легко подключить к космическим аппаратным средствам, не имеющим радиопередатчиков, таким как ракеты, запускающие спутники в космос и превращающиеся в свободно плавающий мусор.
Предоставляя отслеживаемые данные для отдельных объектов в постоянно растущем облаке космического мусора, ELROI может сыграть решающую роль в предотвращении столкновений. Он может даже контролировать радиопередачи на работающих спутниках и оповещать операторов, когда связь нарушена, сказал Палмер.
«Помимо функции идентификации, он также может быть использован в качестве диагностической функции для низкой пропускной способности. Это также поможет уменьшить количество разбитых спутников в космосе», - добавил он. «Технология номерных знаков - это только часть решения, но это важная часть».
Ракетостроение
Когда ракеты запускают спутники на орбиту, они обычно сжигают все свое топливо сразу. Тем не менее, заполнение ракет типом топлива, которое можно многократно разжигать, может дать наземным операторам еще один вариант обеспечения безопасности спутников от космических катастроф, сообщил в интервью Live Science инженер-исследователь из Лос-Аламоса Ник Даллманн (Nick Dallmann).
«То, над чем мы работали здесь, в Лос-Аламосе, - это создание надежной ракеты, в которой вы можете запустить ее, остановить и снова запустить ее», - сказал Даллманн, руководитель проекта по разработке этого нового метода. Он объяснил, что возможность разжигать топливо ракеты даже после того, как спутник достигнет орбиты, может позволить космическому оборудованию изменить курс, чтобы избежать потенциального столкновения.
«Мы созрели концепцию, в которой наша ракета представляет собой полезную нагрузку, интегрированную в спутник», - сказал Даллманн. «Потенциально, через много лет после того, как спутник отделился от верхней ступени ракеты-носителя, наша полезная нагрузка может быть использована для выполнения экстренного маневра по предотвращению образования космического мусора».
С 1960-х годов ученые знали, что быстрое разжатие камеры сгорания в твердотопливной ракете может погасить ожог после возгорания. Для Даллмана и его коллег задача состояла в том, чтобы создать многоразовую систему зажигания в сочетании с механизмом быстрой разгерметизации топливной камеры.
Еще одна проблема заключалась в том, как разжечь топливо, так как воспламенители обычно разрушаются при первом сгорании. Чтобы решить эту проблему, ученые решили не использовать обычный пиротехнический воспламенитель. Вместо этого они экспериментировали с разделением воды на водород и кислород в камере сгорания, а затем подожгли их, используя электрод для создания искры. Затем исследователи погасили ожог декомпрессией.
«Мы смогли развить это до такой степени, что мы можем выполнять несколько ожогов последовательно в маленькой ракете», - сказал Даллманн. Следующие шаги будут включать в себя испытания на орбите, «где мы будем выполнять множественные ожоги на кубе», - сказал Даллманн.
