Predstavte si sami seba ako astronauta, ktorý vykonáva vedecké experimenty a dav ohromujúci akrobaciu. Rádiá na riadenie misií, ktoré by všetok personál vesmírnej stanice mal evakuovať na záchranné vozidlá, pretože vám kráča kus smrtiaceho vesmírneho odpadu.
Tento scenár nie je sci-fi. V júni 2011 Space Magazine informoval, že „šesť posádok na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice bolo vyzvaných, aby sa uchránili v ... dvoch ruských kozmických lodiach Sojuz.“ Keď viac satelitov dosiahne koniec svojich prevádzkových životov, vo vesmíre a na zemi sa objaví viac mimoriadnych udalostí v kozmickom priestore, nepochybne s menej príjemnými výsledkami. Naša mladá vesmírna spoločnosť pre oblasť vesmírneho letectva mala doteraz šťastie: ISS sa dokázala vyhýbať vesmírnemu odpadu a padajúce nekontrolované satelity našťastie upadli do oceánov. Jedného dňa nám však dôjde šťastie.
Existuje však nádej. Nový príspevok s názvom Odstránenie orbitálnej trosky pomocou laserov publikované na webe arXiv navrhuje použitie vysoko výkonného pulzného laserového systému zo Zeme na vytváranie plazmových prúdov na kúskoch vesmírnych trosiek, ktoré ich mierne spomaľujú a spôsobujú ich opätovný vstup a horenie v atmosfére alebo pád do oceánu.
Claude Phipps a jeho tím z technologicky vyspelej spoločnosti s názvom Photonic Associates načrtli svoju metódu s názvom Laser Orbital Debris Removal (LODR), ktorá využíva 15-ročnú laserovú technológiu, ktorá je teraz ľahko dostupná.
Tím uznal, že „tridsaťpäť rokov zlého upratovania vo vesmíre vytvorilo niekoľko stotisíc kusov vesmírnych zvyškov väčších ako jeden cm v pásme ... na obežnej dráhe Zeme (LEO).“ Tieto sa nemusia javiť ako veľké objekty, ale s energetickou hustotou dynamitu môžu spôsobiť veľké škody aj veľké laky.
Odstránenie úlomkov je naliehavá úloha, pretože množstvo úlomkov, ktoré sa v súčasnosti nachádzajú vo vesmíre, predstavuje „útek kolízneho kaskádovania“, pričom objekty sa navzájom zrážajú, čím sa vytvára ešte viac úlomkov.
Okrem vytvárania plazmového lúča existujú aj iné riešenia, ktoré však bývajú menej efektívne a nákladnejšie. Laser by sa mohol použiť na drvenie predmetu na prach, ale tým by sa vytvoril nekontrolovateľný roztavený sprej, čím by sa problém zhoršil.
Efektívne môže byť uchopenie predmetu alebo pripevnenie súpravy na odstránenie obiehania. Bohužiaľ, vyžadujú veľa paliva kvôli potrebe zrýchliť chytenie objektu, čo vedie k nákladnejšiemu riešeniu - asi 27 miliónov dolárov na objekt. Nakoniec existuje jadrová možnosť uvoľnenia plynu, hmly alebo aerogélu na spomalenie objektov, čo by však malo vplyv na operačnú aj neoperačnú kozmickú loď.
Vo svojom článku Phipps a jeho tím hovoria, že odstránenie vesmírneho odpadu vytvorením plazmového lúča s dĺžkou niekoľkých sekúnd pomocou lasera je najlepším riešením, stojí len 1 milión dolárov na jeden odstránený veľký objekt a niekoľko tisíc na malé objekty. Ďalej, menšie objekty môžu byť odobrané z obehu iba na jednej obežnej dráhe a v jednom dni je možné osloviť konšteláciu „167 rôznych objektov (zasiahnutých laserom), čo dáva atmosfére 4,9 roka na opätovný vstup“.
Všetkých 167 objektov sa musí starostlivo sledovať, aby sa ich cesty skazenia nezmenili k horšiemu; je však možné použiť systém na úpravu obežných dráh vesmírneho odpadu. Ako už bolo povedané, súčasné úrovne sledovania vesmírnych zvyškov nie sú dostatočné na implementáciu LODR, existuje však dvojaká výhoda ľahšieho odstránenia a lepšieho vyhýbania sa zlepšeniu sledovania zvyškov. Lepšie sledovanie potom umožní lepšiu kontrolu miesta návratu a modifikácie orbity pomocou LODR, ak je to potrebné.
Ako môže svetlo-laserový tlač modifikovať obežnú dráhu? Aj keď laser nevypaľuje odpad zo vzduchu, je stále účinný z dôvodu povahy orbitálnej mechaniky.
Predstavte si kocku, ktorá musí byť zlikvidovaná v nízkej nadmorskej výške, dokonale kruhovej obežnej dráhe. Odbočka z vysoko výkonného lasera a generovaný plazmový lúč by vytlačili kocku von, ďaleko od Zeme (vyššia nadmorská výška) a na eliptickejšiu obežnú dráhu.
To sa môže zdať ako hrozný nápad v čase, keď kocky trávia vo vyšších nadmorských výškach, ale keď príde polkruh, zachytáva atmosféru v nižších nadmorských výškach, pretože elipsa je deformovaná laserom. Pretože nízka nadmorská výška zodpovedá väčšiemu odporu vzduchu, kocka sa spomalí a zablokuje sa na nižšiu obežnú dráhu. To je dôvod, prečo sa vysoko eliptické dráhy nazývajú prenosové dráhy, pretože menia pruhy na diaľnici vesmíru. Teraz, keď je prenosová obežná dráha dokončená, je kockový obraz dostatočne spomalený, takže jeho kružnica už nemôže byť dosiahnutá pomocou kockového povrchu. Kocka potom spadne z neba.
Mäso z výskumu LODR sa zaoberá atmosférou, pretože laser sa môže stať nezaostreným, ak sa nenaplní atmosférická turbulencia. LODR je komplikovaný, pretože turbulencie v atmosfére spôsobujú deformácie, ako napríklad tie, ktoré vidíte nad cestou v horúcich letných dňoch alebo podobné tým, ktoré vidíte pri pohľade cez sklenenú fľašu. Táto komplikácia je navyše k cieľu, ktorý je potrebný na zasiahnutie cieľa, rovnako ako k cieľu, ktorý je potrebný na zasiahnutie bežiaceho hráča v dodgebale.
Existujú dva spôsoby, ako zrušiť turbulencie. Najprv je možné žiariť laserom na známom mieste v atmosfére a na tomto mieste excitovať atómy sodíka. Systém, ktorý pozná výšku tejto bodky na oblohe, potom môže ohýbať odrážajúce zrkadlo tak, aby bodku zaostril každú chvíľu. Potom môže voľne strieľať.
Druhým spôsobom je použitie zrkadla fázového konjugátu (PC), známeho tiež ako retroflektor, ktorý by mohol automaticky odvrátiť turbulenciu zaslaním svetla, ktorého fázová zmena sa zmenila. To znamená, že pošle späť „opačne zdeformovaný“ laserový lúč, ktorého skreslenie nerobí atmosféra a vytvára ostrý laserový lúč.
LODR nie je strieborná guľka. Wired uvádza, že „hlavná kritika takéhoto projektu bude pochádzať od medzinárodného spoločenstva, ktoré by sa mohlo obávať, že dostatočne výkonný laser by sa mohol použiť na vojenské účely, ako je napríklad zasiahnutie nepriateľských satelitov.“ Wired potom uskutočnil rozhovor s Kesslerom; Bývalý vedecký pracovník agentúry NASA pre výskum orbitálneho odpadu, ktorý povedal, že „vzhľadom na zapojenú politiku je„ akýkoľvek laserový návrh pri príchode mŕtvy “. Spoločnosť Phipps však tvrdí, že Wired„Keby sme dosiahli správnu medzinárodnú spoluprácu, nikto by neveril, že by laser bol zbraňou v ovčích odevoch.“
Ako upozorňuje Kessler, stále existujú neadresované problémy, zasiahnutie nesprávnej časti vesmírneho objektu by malo katastrofálne následky. "Mohli by ste zasiahnuť nesprávnu časť satelitu alebo by ste sa mohli dosť vypariť, aby spôsobili výbuch." Napriek tomu by dôkladné preštudovanie predmetu mohlo zabrániť akémukoľvek nebezpečenstvu.
