Od šesťdesiatych rokov NASA a ďalšie vesmírne agentúry posielajú stále viac vecí na obežnú dráhu. Medzi vyčerpanými fázami rakiet, vyčerpanými zosilňovačmi a satelitmi, ktoré sa odvtedy neaktívne, nevyskytoval sa nedostatok umelých predmetov. Postupom času sa tým vytvoril významný (a rastúci) problém kozmického odpadu, ktorý predstavuje vážne ohrozenie Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS), aktívnych satelitov a kozmických lodí.
Zatiaľ čo väčšie úlomky s priemerom od 5 cm do 1 metra (1,09 yardov) sú pravidelne monitorované NASA a inými vesmírnymi agentúrami, menšie kusy sú nezistiteľné. V kombinácii s tým, aké bežné sú tieto malé kúsky trosiek, predstavuje vážne nebezpečenstvo objekty, ktorých veľkosť je asi 1 milimeter. Pri riešení tohto problému sa ISS spolieha na nový nástroj známy ako vesmírny snímač depresie (SDS).
Tento kalibrovaný snímač nárazu, ktorý je namontovaný na vonkajšej strane stanice, monitoruje nárazy spôsobené malým vesmírnym odpadom. Senzor bol začlenený do ISS už v septembri, kde bude monitorovať dopady na ďalšie dva až tri roky. Tieto informácie sa použijú na meranie a charakterizáciu prostredia orbitálneho odpadu a na pomoc vesmírnym agentúram pri vývoji ďalších protiopatrení.
Rozmer približne 1 meter štvorcový (~ 10,76 ft²) je SDS namontovaný na externom mieste užitočného zaťaženia, ktoré je oproti vektoru rýchlosti ISS. Senzor pozostáva z tenkej prednej vrstvy Kaptona - polyimidového filmu, ktorý zostáva stabilný aj pri extrémnych teplotách - nasledovaná druhou vrstvou umiestnenou 15 cm (5,9 palca) za ňou. Táto druhá Kaptonova vrstva je vybavená akustickými senzormi a mriežkou odporových drôtov, za ktorou nasleduje spätná klapka zabudovaná senzormi.
Táto konfigurácia umožňuje senzoru zmerať veľkosť, rýchlosť, smer, čas a energiu malých úlomkov, s ktorými príde do styku. Zatiaľ čo akustické senzory merajú čas a miesto prenikavého nárazu, mriežka meria zmeny odporu, aby sa poskytli odhady veľkosti nárazovej hlavice. Senzory v spätnom chode tiež merajú dieru vytvorenú nárazovou hlavicou, ktorá sa používa na určenie rýchlosti nárazovej hlavice.
Tieto údaje potom skúmajú vedci v testovacom zariadení White Sands v Novom Mexiku a na univerzite v Kente vo Veľkej Británii, kde sa hypervelocity testujú za kontrolovaných podmienok. Ako uviedol Dr. Mark Burchell, jeden zo spolu-vyšetrovateľov a spolupracovníkov v SDS z University of Kent, e-mailom časopisu Space Magazine:
„Ide o viacvrstvové zariadenie. Pri prechode jednotlivými vrstvami získate čas. Triangulovaním signálov vo vrstve získate pozíciu v tejto vrstve. Takže dva krát a polohy dávajú rýchlosť… Ak viete rýchlosť a smer, môžete získať obežnú dráhu prachu a to vám môže povedať, či to pravdepodobne pochádza z hlbokého vesmíru (prírodný prach) alebo je na podobnej zemskej obežnej dráhe ako satelity, takže je pravdepodobné, že sa jedná o trosky. To všetko v reálnom čase, pretože je elektronické. “
Tieto údaje zvýšia bezpečnosť na palube ISS tým, že umožnia vedcom monitorovať riziká kolízií a vygenerujú presnejšie odhady toho, ako sa vo vesmíre vyskytujú drobné trosky. Ako je uvedené, väčšie kúsky odpadu na obežnej dráhe sa pravidelne monitorujú. Skladá sa z približne 20 000 predmetov, ktoré majú veľkosť baseballu, a ďalších 50 000, ktoré majú veľkosť mramoru.
SDS sa však zameriava na objekty s priemerom medzi 50 mikrónmi a 1 milimeter, ktorých počet je v miliónoch. Skutočnosť, že sa tieto objekty pohybujú rýchlosťou vyššou ako 28 000 km / h (17 500 mph), je síce malá, ale aj napriek tomu môže spôsobiť značné škody na satelitoch a kozmických lodiach. Tým, že bude NASA schopná získať vedomosti o týchto objektoch a o tom, ako sa ich populácia mení v reálnom čase, bude môcť určiť, či sa problém orbitálnych zvyškov zhoršuje.
Vedieť, aká je situácia trosiek, je tiež nájsť spôsoby, ako ju zmierniť. Toto sa hodí nielen pri operáciách mimo ISS, ale aj v nasledujúcich rokoch, keď sa vesmírny raketový systém (SLS) a kapsula Orion dostanú do vesmíru. Ako dodal Burchell, znalosť pravdepodobnosti zrážok a aké škody môžu spôsobiť, pomôže informovať o návrhu kozmickej lode - najmä pokiaľ ide o tienenie.
„[O] Vieš, aké nebezpečenstvo si môžeš prispôsobiť návrh budúcich misií, aby si ich chránil pred nárazmi, alebo si presvedčivejší, keď povieš výrobcom satelitov, že v budúcnosti musia vytvárať menej odpadu,“ povedal. "Alebo viete, či sa skutočne potrebujete zbaviť starých satelitov / haraburdí skôr, ako sa rozpadne a keď sa objaví zemská obežná dráha s troskami s malým priemerom mm."
Dr. Jer Chyi Liou je spolu so spoluriešiteľom v oblasti SDS a zároveň hlavným vedcom agentúry NASA pre orbitálny kapitál a programovým manažérom pre programovú kanceláriu orbitálneho odpadu v vesmírnom stredisku Johnson Space Center. Ako vysvetlil časopisu Space Magazine e-mailom:
„Objekty milimetrovej orbitálnej trosky predstavujú najvyššie riziko prieniku na väčšinu operačných kozmických lodí na nízkej obežnej dráhe Zeme (LEO). Misia SDS bude slúžiť na dva účely. Po prvé, KBÚ zhromaždí užitočné údaje o malých troskách v nadmorskej výške ISS. Po druhé, misia preukáže schopnosti SDS a umožní NASA hľadať príležitosti misie na zhromažďovanie údajov o priamych meraniach v milimetrových troskách vo vyšších nadmorských výškach LEO v budúcnosti - údaje, ktoré budú potrebné na spoľahlivé odhady rizika a nákladov na dopady na orbitálny odpad. - účinné zmierňujúce opatrenia na lepšiu ochranu budúcich vesmírnych misií v LEO. “
Výsledky tohto experimentu stavajú na predchádzajúcich informáciách získaných v programe Space Shuttle. Keď sa raketoplány vrátili na Zem, tímy technikov skontrolovali hardvér, ktorý prešiel kolíziou, aby určil veľkosť a rýchlosť nárazu úlomkov. SDS tiež potvrdzuje životaschopnosť technológie snímača nárazu pre budúce misie vo vyšších nadmorských výškach, kde sú riziká z odpadu do kozmickej lode väčšie ako v nadmorskej výške ISS.
