oleilleista kiertoradan on kuin kävely keskelle villin lännen ammuskelu – luodit lentävät ympäriinsä kaikkialla, ja vaikka yksikään ovat määrätietoisesti, jonka tarkoituksena on teille, voisi olla nimelläsi. lukuisat näistä luodit ovat synteettisiä satelliitteja, jotka ovat aktiivisesti ohjata ja valvoa, mutta myös löytää kuolleen satelliitteja, jäänteitä satelliittien hävittää rakettien vaiheet, työkaluja kadota avaruuskävelyistä, ja jopa flecks maalia ja ruostetta, josta suuri osa on zipping noin useilla kilometriä sekunnissa ilman ohjausta.

Samalla poistetaan tämä avaruusromua suoraan olisi ihanteellinen, tosiasia on, että mikä tahansa avaruusalusten ja mahdolliset avaruuspukua jotka on viettää aikaa kiertoradalla on pystyttävä ylläpitämään ainakin joidenkin hitit avaruusromua vaikuttavat siihen.

orbital mekaniikka

Että se on helppo luoda uusia roskat pitäisi tulla yllätyksenä kenellekään. Mikä voi kestää hieman enemmän mielikuvitusta on vain kuinka kauan se voi kestää tätä roskat tehdä tiensä kohti maan ilmakehään, jossa se rauhallisesti polttaa. kaikki kiertoradalla laskee kohti maahan, mutta sen Tangentiaalinopeuden pitää sen osuminen – kuten marmori pyörivät reiän ympärillä suppiloon. Vedä planeetan ilmakehä on kitka, joka lopulta hidastaa objektin alaspäin, ja jos se kiertoradat planeetan ilmakehä tunnistaa kuinka kauan tämä laskeutuminen kestää.

Orbital vaimenemisnopeus infographic. (Credit: ULA)
Kuten mainittu NASAn Orbital Roskat Program toimisto ARES heidän FAQ on yli 23000 roskia esineitä suurempi kuin 10 cm kiertoradalla, lisäksi paljon enemmän kuin puoli miljoonaa esineitä välillä 1 cm ja 10 cm, ja miljoonat kohteiden välillä 1 mm ja 10 mm. Pääasiallisia lähteitä kiertoradan roskia satelliitti räjähdyksiä ja törmäyksiä. Tämä sisältää Kiinan 2007 anti-satelliitti (ASAT) testi, sekä Intian 2019 ja Venäjän 2021 ASAT testit, joka sattui lisäksi Neuvostoliitossa ja meille 57 (yhteensä) ASAT testejä.

Satelliitit joissakin tapauksissa räjähtää, kuten 2004 ja 2015 meille DSMP satelliitti räjähdyksiä. Muina aikoina satelliitit törmäävät toisiinsa, kuten Iridium-33, jossa on Cosmos-2251, kärsiä roskat tai micrometeorites, ja niin edelleen. Kuten maapallon matalalla kiertoradalla (LEO) roskat pyrkii matkustaa nopeuksilla ylöspäin 7 km / s.

Riippuen epäpuhtauksien massa kohteen, vaikutuksen se vaikuttaa satelliitti tai muu esine sen tiellä, todennäköisesti lisätään toinen ~ 7 km / s vastakkaiseen suuntaan, voi olla siirto gigajouleina arvoinen kineettistä energiaa, joka vastaa tonnia TNT. jopa Fleck maali matkustaa näillä nopeuksilla on todettu aiheuttavan merkittävää vahinkoa, varsinkin herkkä rakenteita kuten aurinkopaneeleja. Kuten edellä, tämä tekee välttämättömänä, että tällaiset rakenteet voivat hyväksyä jonkin verran iskuilta.

Aina pienet

Whipple kilpi käytetään NASAn Stardust luotain. (Credit: NASA)
Vaikka varmasti kuljettaa enemmän energiaa, hyvä puoli suuremmat roskat kappaletta on, että ne ovat suhteellisen helppo seurata käyttäen maakalusto. Satelliitti- tai avaruusasema voi käyttää laivalla työntövoimalaitteet jos se saa liian lähelle radan yksi niistä suurina osina roskia.

Tämän jälkeen enimmäkseen jättää pienempi roskat, erityisesti pieninä hiutaleina ja jyviä, jotka ovat liian pieniä seurata, mutta tarpeeksi massa aiheuttaa merkittävää vahinkoa. Vuosikymmeniä, go-to suojaa avaruusalus on Whipple kilpi. aivan kuten samanlainen usean sokki kilpi, se on eräänlainen erillään haarniska, joka on eräänlainen panssari ensimmäisen kerran suosittu rauta sotalaivat puolivälissä 19th century.

Sen sijaan, että yksinkertaisesti tehdä panssari paksumpi, käytetään useita kerroksia, jossa on tyhjä tila tai jonkinlainen pehmuste niiden välillä. Tämä säästää painoa, mutta samalla tulevan ammuksen harmittomasti purkaa energiansa. Tämä sama periaate voidaan nähdä esim. ikkunat ISS, joka koostuu ulos useita kerroksia. Kun kyseessä on ISS’kupoli on neljä kerrosta:

Ulompi roskia ruudussa.

Kaksi 25 mm: n paineessa ruudut.

Inner tyhjästä ruudusta.

Ulomman lasin odotetaan purkaa monia energiaa lakko, jossa kerroksen takana kiinni roskat pilvi, joita olisi matkoilla riittävän hitaasti nopeuksilla, että heidän pitäisi tehdä mitään merkittävää haittaa. Ikkuna voidaan korvata kiertoradalla jälkeen asentamalla ulompi kansi, olisi ne kärsivät niin paljon vahinkoa, että vaihto on tarpeen.

Vahinkoa, havaittiin ISS auringon alueella 3A, paneeli 58 (solun puoli vasemmalle, Kapton takapuoli oikealla). muistio-pass diodi on katkennut MMOD vaikutus. (Credit: Hyde et ai., 2019)
Ja loput osat ISS, ballistinen paneelit on sijoitettu jonkin matkan päässä ensisijaisen rungon, jotka on kehitetty kaapata ja purkaa energian micrometeorites ja pieni kiertoradan roskia. Meteoroidi ja kiertoradan roskia vaurioita ISS on tutkittu vuosikymmenien ajan, ja 2019 paperin Hyde et ai. kuvaava uusimmista tutkimustuloksista.

Mielenkiintoinen havainto on, että vahinkoa on ISS: n Solar valikoima Wings. Yhdessä tapauksessa miCrometarite vaikutti yhteen paneeliin ja luonut halkaisijaltaan 7 mm: n. Tämä tuhosi paneelissa ohitusdiodin ja aiheutti nykyisen kertymisen, joka lopulta johti lähes 40 cm: n pitkään polttoon kolmen solun reunojen varrella.

Ilmeisesti aurinkopaneelien suojeleminen tässä ympäristössä on muuta kuin helppoa, kuten määritelmällä lisäämällä suojapaneeleja heidän edessään pikemminkin tappaa koko aurinkopaneelien koko tarkoituksen. ISS: llä on yli 250 000 solua, sillä odotukset, että jotkut niistä epäilemättä menetetään ajan myötä. Kesäkuussa 2021 ISS: n astronautit asensivat uusia aurinkopaneeleita vanhin korvaamaan.

Kun vaihdat aurinkopaneelit, kuten tämä on elinkelpoinen vaihtoehto, joka käsittelee avaruusaseman kertyneitä vahinkoja, se on vähemmän hyödyllistä satelliiteille, joiden pitäisi siis olla riittävästi liikaa sähkökapasiteettia käsittelemään tappiota ajan myötä.

Rikos paras puolustus

Koska roskat eräissä kiertoradoilla ripustetaan vuosikymmenien ajan tai pidempään, voimme lopulta päästä pisteeseen, jossa tämän roskien aktiivinen poistaminen tulee välttämättömäksi. Tämä on silloin, kun orbitaalinen mekaniikka ja hämmästyttävä määrä tilaa, hyvin, tilaa tekee asioista erittäin hankalaa. Vaikka orbitaalisten roskien riski on korkea, koska satelliitit ja roskat ovat molemmat liikkuvat melko nopeasti, tiheys on hyvin alhainen. Siksi astronautit ISS: ssä eivät näe roskakorin bittiä koko ajan.

Tämä karseus tekee aktiiviselta roskasäiliöön, ja keskustellaan, miksi viimeaikaiset korkean profiilit, kuten poikkeavat, ClearSpace-1, ja muut keskittyvät suuriin roskiin, joka kulkee aiemmin tunnetuissa kiertoradalla. Ne vaativat usein satelliitteja siirtämiseen tietyllä etäisyydellä tavoitteesta ja harjoittaa herkkiä toimintoja. Kuten aiemmin on perustettu, suurin riski on peräisin roskat, joita ei voida helposti seurata, mikä näyttää siltä, ​​että nämä puhdistusmenetelmät näyttävät enimmäkseen.

Täällä ehkä paras tapa on olla aktiivisesti metsästää näitä esineitä alas, mutta passiivisesti saalis niitä käyttämällä laaja järjestelmä, aivan kuten miten hämähäkin käyttää web kiinni hyväuskoinen saalista. Tämä on mitä venäläinen käynnistys-startrocket, jossa heidän vaahtomerkki on mielessä. Vaahdon käyttö kaapata orbitaaliset roskat eivät ole uusi, ja ESAn raportti vuodesta 2011 kattaa myös vaahdon käytön syvyydessä.

Ei roskaamista

Jopa lieventämispalvelut paikoillaan, ja orbitaalisten roskien poistomenetelmien tutkimista ja mahdollisesti käyttöön tulevina vuosikymmeninä, parasta, mitä voimme parhaiten, on välttää paljon enemmän sotkua. Näinä päivinä avaruusliikenteen hallintaa käsittelee pääasiassa Yhdistyneiden Kansakuntien ulkoavaruuden toimisto (UNOOSA) kansallisella politiikalla kansainvälisten sopimusten välittämisestä kiertävien roskien ja muiden näkökohtien välttämiseksi.

Avaruusaluksen uudelleenkäyttämiseen liittyvä keskittyminen on onnekas kehitys. Yhdysvaltain avaruussukkulamput-ohjelman suurinta tavoitetta – että se palvelisi foorumina satelliittien huoltoon – ei koskaan koskenut fruition yli Hubble. Voimme kuitenkin toivoa pian nähdä heti rutiininomaisen hylkäämisen yksinkertaisesti jättämällä koko rakettivaiheet kelluvat, vähentävät ainakin yhtä tilaa saastuttamista.