κρέμονται γύρω στην τροχιά της Γης είναι σαν το περπάτημα στη μέση της Άγριας Δύσης συμπλοκή – Οι σφαίρες πετούν γύρω από παντού, ακόμα και αν κανένα δεν είναι σκόπιμα στοχεύουν σε σας, θα μπορούσε κανείς να έχει το όνομά σας σε αυτό. πολλές από αυτές τις σφαίρες είναι συνθετικά δορυφόρους που ελέγχονται ενεργά και να παρακολουθούνται, αλλά μπορούμε επίσης να βρούμε νεκρό δορυφόρους, απομεινάρια δορυφόρων, απορρίπτονται βαθμίδες πυραύλων, εργαλεία έχασε κατά τη διάρκεια της διαστημικούς περιπάτους, ακόμη και κηλίδες χρώματος και σκουριάς, ένα μεγάλο μέρος της zipping γύρω στις πολλαπλές χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο χωρίς καμία καθοδήγηση.
Ενώ η άρση αυτού του χώρου συντρίμμια άμεσα θα ήταν ιδανικό, η πραγματικότητα είναι ότι κάθε διαστημικό σκάφος και κάθε στολή που πρέπει να περνούν το χρόνο τους ανάγκες τροχιά για να είναι σε θέση να διατηρεί τουλάχιστον κάποια χτυπήματα από τα διαστημικά απόβλητα που επηρεάζουν αυτό.
τροχιακή Μηχανική
Αυτό είναι εύκολο να δημιουργήσετε νέες συντρίμμια θα πρέπει να έρθουν δεν αποτέλεσε έκπληξη για κανέναν. Τι μπορεί να διαρκέσει λίγο περισσότερο φαντασία είναι πόσο καιρό μπορεί να πάρει για αυτό συντρίμμια για να κάνει το δρόμο του προς την ατμόσφαιρα της γης, όπου θα καεί απρόσκοπτα επάνω. τα πάντα σε τροχιά πέφτει προς τη γη, αλλά εφαπτομενική ταχύτητα του κρατά από το χτύπημα – όπως ένα μαρμάρινο περιστρεφόμενο γύρω από την τρύπα σε ένα χωνί. Σύρετε από την ατμόσφαιρα του πλανήτη είναι η τριβή που επιβραδύνει τελικά το αντικείμενο προς τα κάτω, και όπου οι τροχιές στην προσδιορίζει την ατμόσφαιρα του πλανήτη πόσο καιρό αυτή η κάθοδος θα λάβουν.
Orbital infographic ρυθμό αποσύνθεσης. (Credit: ULA)
Όπως αναφέρθηκε από την Orbital Debris γραφείο του προγράμματος της NASA στο ARES στο FAQ τους, υπάρχουν πάνω από 23.000 συντρίμμια αντικείμενα μεγαλύτερα από 10 cm σε τροχιά, εκτός από πολύ περισσότερο από μισό εκατομμύριο αντικείμενα μεταξύ 1 cm και 10 cm, και τα εκατομμύρια των αντικειμένων μεταξύ 1 mm και 10 mm. Οι κύριες πηγές των τροχιακών συντρίμμια δορυφορική εκρήξεις και συγκρούσεις. Αυτό περιλαμβάνει δοκιμή της Κίνας το 2007 αντι-δορυφόρου (ASAT), καθώς και το 2021 δοκιμές ASAT της Ινδίας το 2019 και της Ρωσίας, η οποία συνέβη παράλληλα με την ΕΣΣΔ και μας 57 (συνολικά) δοκιμές ASAT.
Οι δορυφόροι σε ορισμένες περιπτώσεις να εκραγεί, όπως μας DSMP δορυφορική εκρήξεις του 2004 και του 2015. Άλλες φορές οι δορυφόροι συγκρούονται μεταξύ τους, όπως το Iridium-33 με Cosmos-2251, να πληγούν από συντρίμμια ή μικρομετεωρίτες, και ούτω καθεξής. Όπως και σε χαμηλή γήινη τροχιά (LEO) συντρίμμια τείνει να ταξίδια σε ταχύτητες άνω των 7 km / s.
Ανάλογα με τη μάζα του αντικειμένου συντρίμμια, το αποτέλεσμά του επηρεάζει με δορυφορική ή άλλο αντικείμενο στην πορεία του, πιθανότατα να προσθέσετε ένα άλλο ~ 7 στις km / s προς την αντίθετη κατεύθυνση, θα μπορούσε να είναι η μεταφορά των gigajoules αξίας της κινητικής ενέργειας, που ισοδυναμεί με τόνους TNT. ακόμη και μια κηλίδα χρώματος που ταξιδεύουν σε αυτές τις ταχύτητες έχει αποδειχθεί ότι προκαλούν σημαντικές ζημιές, ιδιαίτερα σε ευαίσθητες δομές όπως οι ηλιακοί συλλέκτες. Όπως αναφέρθηκε, αυτό το καθιστά απαραίτητο ότι τέτοιες δομές μπορεί να δεχτεί κάποιο επίπεδο της βλάβης επιπτώσεων.
Πάντα οι μικρές
Η ασπίδα Whipple που χρησιμοποιείται επί του καθετήρα Stardust της NASA. (Credit: NASA)
Αν και σίγουρα μεταφέρουν πολύ περισσότερη ενέργεια, το καλό πράγμα για τα μεγαλύτερα κομμάτια συντρίμμια είναι ότι είναι σχετικά εύκολο να παρακολουθείτε τη χρήση του εξοπλισμού εδάφους. Ένας δορυφόρος ή διαστημικό σταθμό μπορούν να χρησιμοποιήσουν επί του σκάφους προωθητήρες εάν παίρνει πάρα πολύ κοντά στην τροχιά του ένα από αυτά τα μεγάλα κομμάτια από τα συντρίμμια.
Αυτό, στη συνέχεια, αφήνει συνήθως το μικρότερο συντρίμμια, ιδιαίτερα τις μικρές νιφάδες και σπόροι που είναι πάρα πολύ μικρό για να παρακολουθείτε, αλλά με αρκετή μάζα για να προκαλέσει σημαντική βλάβη. Για δεκαετίες, το πράσινο την προστασία του διαστημικού οχήματος που είναι η Whipple ασπίδα. μοιάζει πολύ με την παρόμοια ασπίδα πολυ-σοκ, είναι ένας τύπος απεχόντων πανοπλίας, η οποία είναι ένας τύπος της πανοπλίας πρώτα γίνει δημοφιλής με πολεμικά πλοία σιδήρου του τα μέσα του 19ου αιώνα.
Αντί απλά να κάνει πανοπλίας παχύτερο, τα πολλαπλά στρώματα που χρησιμοποιούνται, με το κενό διάστημα ή κάποιο είδος padding μεταξύ τους. Αυτό εξοικονομεί βάρος, ενώ επιτρέπει για ένα εισερχόμενο βλήμα να διαλύσει ακίνδυνα ενέργειας. Αυτή η ίδια αρχή μπορεί να φανεί με π.χ. τα παράθυρα στον ISS, η οποία αποτελείται από πολλαπλά στρώματα. Στην περίπτωση του ISS»Cupola, υπάρχουν τέσσερα επίπεδα:
Εξωτερική παράθυρο συντρίμμια.
Δύο 25 υαλοπίνακες mm πίεση.
Εσωτερικό παράθυρο μηδέν.
Το εξωτερικό τμήμα αναμένεται να διαλύσει πολλά από την ενέργεια της απεργίας, με το στρώμα πίσω από τη σύλληψη το σύννεφο συντριμμιών, τα οποία θα έπρεπε να ταξιδεύουν σε αρκετά χαμηλές ταχύτητες που θα έπρεπε να κάνουν σημαντική ζημιά. Κάθε παράθυρο μπορεί να αντικατασταθεί σε τροχιά μετά την τοποθέτηση ενός εξωτερικού καλύμματος, θα έπρεπε να υποφέρουν τόσο μεγάλη ζημιά ότι η αντικατάσταση είναι δικαιολογημένη.
Βλάβη που παρατηρείται στο ISS φάσμα ηλιακών 3Α, πάνελ 58 (πλευρά κύτταρο στα αριστερά, Kapton πίσω πλευρά στα δεξιά). σημείωση by-pass δίοδο αποσυνδεθεί λόγω του αντίκτυπου MMOD. (Credit:. Hyde et al, 2019)
Για τα υπόλοιπα τμήματα του ISS, οι βαλλιστικές πλάκες τοποθετούνται σε κάποια απόσταση από το πρωτεύον κύτος, τα οποία αναπτύσσονται με την δέσμευση και διαχέει την ενέργεια από μικρομετεωρίτες και μικρών τροχιακών συντρίμμια. Μετέωρο και τροχιακή ζημιά συντρίμμια στο ISS έχει μελετηθεί για δεκαετίες τώρα, με ένα χαρτί 2019 από Hyde et al. περιγράφοντας τα τελευταία ευρήματα.
Ένα ενδιαφέρον εύρημα είναι ότι βλάβης Solar φτερά φάσμα του ISS». Σε μια περίπτωση ένας miΟ Crometeorite επηρέασε ένα από τα πλαίσια και δημιούργησε μια οπή διαμέτρου 7 mm. Αυτό κατέστρεψε μια διόδου παράκαμψης στον πίνακα και προκάλεσε μια τρέχουσα συσσώρευση που τελικά είχε οδηγήσει σε ένα σχεδόν 40 cm μακρά καύση κατά μήκος των άκρων τριών κυττάρων.
Προφανώς, η προστασία των ηλιακών συλλεκτών σε αυτό το περιβάλλον είναι οτιδήποτε παρά εύκολο, όπως εξ ορισμού προσθέτοντας προστατευτικούς πίνακες μπροστά τους μάλλον να νικήσει ολόκληρο το σκοπό να έχει ηλιακούς συλλέκτες. Το ISS έχει πάνω από 250.000 κύτταρα, με την προσδοκία ότι ορισμένοι από αυτούς θα χαθούν αναμφισβήτητα με την πάροδο του χρόνου. Τον Ιούνιο του 2021, οι αστροναύτες στο ISS εγκατέστησαν νέους ηλιακούς συλλέκτες για να αντικαταστήσουν τα παλαιότερα.
Κατά την αντικατάσταση των ηλιακών συλλεκτών όπως αυτή είναι μια βιώσιμη επιλογή για την αντιμετώπιση της συσσωρευμένης ζημιάς σε ένα διαστημικό σταθμό, είναι λιγότερο χρήσιμο για τους δορυφόρους, οι οποίοι θα έπρεπε έτσι να έχουν επαρκή πλεονάζουσα ηλεκτρική χωρητικότητα για την αντιμετώπιση της απώλειας με την πάροδο του χρόνου.
Αδίκημα ως καλύτερη άμυνα
Επειδή τα συντρίμμια σε ορισμένες τροχιές θα κρεμάσουν εδώ και δεκαετίες ή περισσότερο, μπορούμε τελικά να φτάσουμε σε ένα σημείο όπου η ενεργός αφαίρεση αυτών των συντριμμιών γίνεται αναγκαιότητα. Αυτό είναι όπου η τροχιακή μηχανική και η εκπληκτική ποσότητα χώρου μέσα, καλά, ο χώρος κάνει τα πράγματα πολύ δύσκολα. Παρόλο που ο κίνδυνος τροχιακών συντριμμιών είναι υψηλός, επειδή οι δορυφόροι και τα συντρίμμια κινούνται τόσο γρήγορα, η πυκνότητα είναι πολύ χαμηλή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστροναύτες στο ISS δεν βλέπουν τα κομμάτια των συντριμμιών που φερνούν όλη την ώρα.
Αυτή η αραιότητα καθιστά την απομάκρυνση των ενεργών συντρίμψεων και συζητά γιατί οι πρόσφατες αποστολές υψηλού προφίλ, όπως οι καταργώμενοι, ο Clearspace-1, και άλλοι εστιάζουν σε μεγάλα συντρίμμια που ταξιδεύουν σε προηγουμένως γνωστές τροχιές. Συχνά απαιτούν δορυφόρους σε μετεγκατάσταση σε μια ορισμένη απόσταση από τον στόχο και πραγματοποιούν ευαίσθητες λειτουργίες. Όπως καθορίστηκε προηγουμένως, ο μεγαλύτερος κίνδυνος προέρχεται από τα συντρίμμια που δεν μπορούν εύκολα να εντοπιστούν, πράγμα που θα φαίνεται να νικήσει κυρίως αυτές τις μεθόδους καθαρισμού.
Εδώ πιθανώς η καλύτερη μέθοδος είναι να μην κυνήγι ενεργά αυτά τα αντικείμενα κάτω, αλλά να τα πιάσει παθητικά χρησιμοποιώντας ένα επεκτατικό σύστημα, όπως και πώς μια αράχνη χρησιμοποιεί έναν ιστό για να πιάσει ανυποψίαστο θήραμα. Αυτό έχει κατά νου το ρωσικό startup εκκίνησης με τον συλλέκτη του αφρού συντρίμμωσης. Η χρήση του αφρού για τη σύλληψη των τροχιακών υπολειμμάτων δεν είναι νέα, με έκθεση ESA από το 2011 επίσης να καλύπτει τη χρήση αφρού σε βάθος.
Οχι σκουπίδια
Ακόμη και με τις υπηρεσίες μετριασμού στη θέση τους, και με τις μεθόδους απομάκρυνσης των τροχιακών συντριμμιών που διερευνούνται και ενδεχομένως να αναπτυχθούν τις επόμενες δεκαετίες, το καλύτερο που μπορούμε να κάνουμε καλύτερα τώρα είναι να αποφύγουμε να κάνουμε πολύ περισσότερα από ένα χάος. Αυτές τις μέρες, η διαχείριση της διαστημικής κυκλοφορίας χειρίζεται κυρίως από το γραφείο των Ηνωμένων Εθνών για τις εξωτερικές διαστημικές υποθέσεις (UNOOSA), με εθνικές πολιτικές μετά από διεθνείς συμφωνίες για την αποφυγή τροχιακών συντριμμιών και άλλων εκτιμήσεων.
Η ενίσχυση της εστίασης στην επαναχρησιμοποίηση του διαστημικού σκάφους είναι μια τυχερή ανάπτυξη. Ο μεγάλος στόχος του αμερικανικού διαστημικού προγράμματος Shuttle – ότι θα χρησιμεύσει ως πλατφόρμα για τη συντήρηση δορυφόρων – ποτέ δεν ανησυχείτε απόλαυση πέρα από την εξυπηρέτηση του Hubble. Ωστόσο, μπορούμε να ελπίζουμε σύντομα να δούμε τέλος στη ρουτίνα που απορρίπτεται απλά αφήνοντας ολόκληρα στάδια πυραύλων που επιπλέουν γύρω, μειώνοντας τουλάχιστον μία πηγή της διαστημικής ρύπανσης.