kręcącego się na orbicie Ziemi jest jak chodzenie w środku strzelaniny Dzikiego Zachodu – kule lecą wszędzie, i chociaż żaden z nich celowo skierowany na ciebie, można mieć imię i nazwisko na jej temat. wiele z tych pocisków są satelity syntetyczne, które są aktywnie kontrolowane i monitorowane, ale również martwe satelity, szczątki satelity, zużyte stopnie do rakiet, narzędzia utracone podczas spacewalks, a nawet drobiny farby i rdzy, wiele z nich skompresowanie okolice w wielu kilometrów na sekundę bez żadnych wskazówek.
Podczas usuwania tego kosmicznego gruzu bezpośrednio byłby idealny, rzeczywistość jest taka, że każdy statek kosmiczny skafander i każdy, który ma spędzić czas w potrzebach orbity być zdolne do utrzymania co najmniej kilka trafień przez gruzu kosmicznego uderzającego go.
Mechanika orbitalne
Że łatwo jest stworzyć nowy gruz powinien dziwić nikogo. Co może zająć trochę dużo więcej wyobraźni jest tylko, jak długo może to potrwać do tego gruzu, aby jego drogę do atmosfery ziemskiej, gdzie będzie uneventfully spalić. wszystko na orbicie spada ku ziemi, lecz jego prędkość styczna utrzymuje ją od uderzenia – jak marmur przędzenia wokół otworu w lejek. Przeciąganie z atmosfery planety jest tarcie, które ostatecznie spowalnia obiektu w dół, a gdzie orbity w atmosferze planety identyfikuje jak długo to zejście zajmie.
Orbital infografika szybkość zaniku. (Credit: ULA)
Cytowany przez Orbital Debris Program Office NASA w ARES w ich FAQ, istnieje ponad 23.000 gruzu obiektów na orbicie większa niż 10 cm, a ponadto znacznie więcej niż pół miliona obiektów od 1 cm do 10 cm, a miliony obiektów pomiędzy 1 mm i 10 mm. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są wybuchy orbitalnego satelitów i kolizji. Obejmuje 2007 anty-satelitarnej (ASAT) badanie Chin, a także 2021 testy ASAT Indii 2019 i Rosji, co działo się w uzupełnieniu do ZSRR i USA 57 (ogółem) testy ASAT.
Satelity w niektórych przypadkach eksplodować, jak nam DSMP wybuchów satelitarnych w 2004 i 2015 roku. inne czasy satelitów zderzają się ze sobą, jak Iridium-33 z Kosmos-2251, trafiony przez zanieczyszczenia lub mikrometeorytami, i tak dalej. Jak na orbicie Ziemi (Leo) zanieczyszczenia tendencję do poruszania się w górę z prędkością 7 km / s.
W zależności od masy obiektu gruzu, efekt to zderzenie z satelity lub innego obiektu na swojej drodze, prawdopodobnie dodanie kolejnego ~ 7 km / s w kierunku przeciwnym, mogłoby być przeniesienie gigadżulach wartości energii kinetycznej, co odpowiada ton trotylu. nawet Fleck farby podróży przy tych prędkościach wykazano spowodować znaczne szkody, zwłaszcza do delikatnych struktur, takich jak panele słoneczne. Jak już wspomniano, to sprawia, że istotne jest takie struktury może zaakceptować pewien poziom uszkodzeniami mechanicznymi.
Zawsze mali
Tarcza Whipple stosowany na sondy Stardust NASA. (Credit: NASA)
Chociaż z pewnością prowadzenie znacznie więcej energii, dobrze o większych kawałków gruzu jest to, że są one stosunkowo łatwe do śledzenia za pomocą naziemne. Satelita lub Space Station mogą używać na pokładzie suwakami jeśli robi się zbyt blisko orbity jednego z tych wielkich kawałków gruzu.
To wtedy przeważnie pozostawia mniejsze zanieczyszczenia, zwłaszcza małe płatki i ziarna, które są zbyt małe, aby śledzić, ale z wystarczającą masę, aby spowodować znaczne szkody. Przez dziesięciolecia iść do ochrony statków kosmicznych jest Whipple tarczą. podobnie jak w podobnej tarczy multi-shock, jest to rodzaj pewnej odległości pancerz, który jest rodzajem pancerza pierwszy spopularyzowany z okrętów żelaza z połowy 19 wieku.
Zamiast po prostu co pancerz grubszy, wiele warstw są używane, z pustej przestrzeni lub pewnego rodzaju dopełnienie pomiędzy nimi. Pozwala to zaoszczędzić na wadze, a jednocześnie pozwala na przychodzącego pocisku do nieszkodliwie rozproszyć swoją energię. Ta sama zasada może być obserwowana np okna na ISS, który składa się z wielu warstw. W przypadku ISS”kopuła, istnieją cztery warstwy:
Zewnętrzna szyba osadów.
Dwie tafle 25 mm ciśnienia.
Wewnętrzna szyba zarysowania.
Oczekuje się, że szyba zewnętrzna jest, aby rozproszyć wiele energii uderzenia, a warstwa za nią wzrok chmurę szczątków, które powinny być na tyle podróży niskich prędkościach, że powinni robić żadnej znaczącej szkody. Każde okno może być zastąpiony na orbicie po zamontowaniu osłonę zewnętrzną, powinni oni cierpią tak wiele szkód, że wymiana jest uzasadnione.
Szkód obserwowano ISS słonecznego Zakres 3A, panel 58 (na lewej stronie komórki, Kapton tyłu po prawej). uwaga dioda by-pass jest odłączony z powodu wpływu MMOD. (Credit. Hyde i inni, 2019),
Na pozostałych odcinkach ISS panele balistyczne umieszcza się w pewnej odległości od pierwotnego kadłuba, które są opracowane w celu wychwytywania i rozpraszania energii z mikrometeorytami i małych odłamków orbitalnej. Meteoryt i orbitalny szkoda gruzu na ISS badano od dziesiątków lat, z 2019 papierze Hyde et al. opisujący najnowsze odkrycia.
Ciekawym odkryciem jest to, że uszkodzenia Solar Wings zasięgu ISS. W jednym przypadku zawałuCrometeoryt uderzył jeden z paneli i utworzył otwór o średnicy 7 mm. To zniszczyło diodę obejście w panelu i spowodowało bieżące nagromadzenie, które ostatecznie doprowadziło do prawie 40 cm długie spalania wzdłuż krawędzi trzech komórek.
Oczywiście, chroniąc panele słoneczne w tym środowisku jest cokolwiek, ale łatwe, ponieważ z definicji dodawanie paneli ochronnych przed nimi raczej pokonuje cały cel posiadania paneli słonecznych. ISS ma ponad 250 000 komórek, z oczekiwaniami, że niektóre z nich będą niewątpliwie utracone w czasie. W czerwcu 2021 r. Astronauci w ISS zainstalowali nowe panele słoneczne, aby zastąpić najstarsze.
Podczas wymiany paneli słonecznych są taką realną opcją, aby poradzić sobie z nagromadzonymi uszkodzeniami na stacji kosmicznej, jest mniej przydatny dla satelitów, co powinno mieć wystarczającą ilość nadmiernej zdolności elektrycznej do radzenia sobie z stratą w czasie.
Przestępstwo jako najlepsza obrona
Ponieważ zanieczyszczenia w niektórych orbitach zawiedzie się od dziesięcioleci lub dłużej, możemy ostatecznie osiągnąć punkt, w którym aktywne usunięcie tego gruzu staje się koniecznością. Jest to tam, gdzie mechanicy orbitalu i niesamowitą ilość miejsca, cóż, przestrzeń sprawiają, że wszystko jest bardzo trudne. Nawet jeśli ryzyko gruzu orbitalnego jest wysokie, ponieważ satelity i zanieczyszczenia oba poruszają się całkiem szybko, gęstość jest bardzo niska. Dlatego astronauci na ISS nie widzą kawałków zanieczyszczeń przez cały czas.
Oczeka ta sprawia, że aktywne usuwanie gruzu dochodzi do środka i omawia, dlaczego niedawne misje wysokiego profilu, takie jak melodromefris, ClearSpace-1, a inne koncentrują się na dużych gruzach, które podróżują w wcześniej znanych orbitach. Często wymagają satelitów do przeniesienia w pewnej odległości od celu i przeprowadzają delikatne operacje. Jak wcześniej ustalono, największe ryzyko pochodzi z gruzu, które nie mogą być łatwo śledzone, co wydaje się w ten sposób głównie pokonać te metody czyszczenia.
Oto najlepszą metodą, aby nie aktywnie polować na te obiekty, ale biernie złap ich przy użyciu ekspansywnego systemu, podobnie jak spider używa sieci, aby złapać niczego nie podejrzewającego zdobyczy. Ma to na to, co ma na myśli rosyjski StartUp Startrocket z ich piankowym łapacza. Korzystanie z pianki do przechwytywania gruzu orbitalnego nie jest nowe, z raportem ESA z 2011 r. Również obejmuje stosowanie piany.
Nie śmiecić
Nawet z usługami łagodzącymi na miejscu, a dzięki badanym metodom usuwania gruzu orbitalu i ewentualnie wdrażane w nadchodzących dziesięcioleciach, najlepszą rzeczą, jaką możemy zrobić najlepiej, aby uniknąć znacznie więcej bałaganu. W dzisiejszych czasach zarządzanie ruchem kosmicznym jest obsługiwane głównie przez Biuro Narodów Zjednoczonych dla zewnętrznych spraw przestrzegniowych (Unoosa), z politykami krajowymi zgodnie z umowami międzynarodowymi w wyniku unikania pomiarów orbitalnych i innych rozważań.
Wzmocnienie koncentracji na ponownym użyciu statku kosmicznego jest szczęściem. Najgorszy cel programu wahadłowego w USA – że służyłoby jako platforma do serwisowania satelitów – nigdy nie dotyczyła fruition poza obsługą Hubble’a. Możemy jednak mieć nadzieję, że wkrótce zobaczymy koniec rutynowego wyrzucania po prostu opuszczenie całej rakiety etapy pływające wokół, zmniejszając co najmniej jedno źródło zanieczyszczenia przestrzeni.