З 1960-х років НАСА та інші космічні агентства висилають на орбіту все більше речей. Між відпрацьованими ступенями ракет, відпрацьованими бустерами та супутниками, які з тих пір стали неактивними, там не було дефіциту штучних предметів, що плавали там. З часом це створило значну (і зростаючу) проблему космічного сміття, що становить серйозну загрозу для Міжнародної космічної станції (МКС), активних супутників та космічних кораблів.
У той час як NASA та інші космічні агенції регулярно контролюють більші шматки сміття - діаметром від 5 см до діаметра 1.09 (1,09 ярда) - більш дрібні шматки не виявляються. У поєднанні з поширеністю цих невеликих шматочків сміття це робить об'єкти розміром близько 1 міліметра серйозною загрозою. Для вирішення цього питання МКС спирається на новий прилад, відомий як датчик космічного сміття (SDS).
Цей калібрований датчик удару, встановлений на зовнішній стороні станції, контролює удари, спричинені дрібномасштабними космічними сміттями. Датчик був включений в МКС ще у вересні, де він буде контролювати вплив протягом наступних двох-трьох років. Ця інформація буде використана для вимірювання та характеристики орбітального сміття і допоможе космічним агенціям розробити додаткові заходи протидії.
Вимірюючи близько 1 квадратного метра (~ 10,76 ft²), SDS встановлюється на зовнішньому майданчику корисного навантаження, який стикається з вектором швидкості МКС. Датчик складається з тонкого переднього шару Каптона - поліімідної плівки, яка залишається стабільною при екстремальних температурах - з другого шару, розташованого за 15 см (5,9 дюйма) за нею. Цей другий шар Каптона оснащений акустичними датчиками та сіткою резистивних проводів з наступним сенсорним вбудованим заднім упором.
Ця конфігурація дозволяє датчику вимірювати розмір, швидкість, напрямок, час та енергію будь-якого дрібного сміття, з яким він стикається. У той час як акустичні датчики вимірюють час і місце проникаючого удару, сітка вимірює зміни опору для надання оцінок розміру удару. Датчики на задньому упорі також вимірюють отвір, створений ударником, який використовується для визначення швидкості удару.
Потім ці дані вивчаються вченими з випробувального закладу "Білі піски" в Нью-Мексико та в університеті Кенту у Великобританії, де тести на гіпервельмітність проводяться в контрольованих умовах. Як розповів доктор Марк Берчелл, один із співдослідників та співробітників ССД з Університету Кенту, повідомив Space Magazine електронною поштою:
«Ідея - це багатошаровий пристрій. Ви отримуєте час, проходячи кожен шар. Тріангулюючи сигнали в шарі ви отримуєте положення в цьому шарі. Тож два рази і позиції дають швидкість… Якщо ви знаєте швидкість і напрямок, ви можете отримати орбіту пилу, і це може вам сказати, чи вона, ймовірно, надходить з глибокого космосу (природний пил) або знаходиться на схожій земній орбіті до супутників, тому, швидше за все, сміття. Все це в режимі реального часу, як це електронно ».
Ці дані покращать безпеку на МКС, дозволяючи вченим контролювати ризики зіткнень та генерувати більш точні оцінки того, як дрібномасштабні сміття існують у космосі. Як зазначалося, більші шматки сміття на орбіті регулярно контролюються. Вони складаються з приблизно 20 000 об'єктів розміром з бейсболом та додаткових 50 000, що мають розмір мармуру.
Однак СРС зосереджена на об'єктах діаметром від 50 мкм до 1 міліметра, які налічуються мільйонами. Той факт, що ці об’єкти рухаються зі швидкістю понад 28000 км / год (17 500 миль / год / год), хоч і крихітний, означає, що вони все ще можуть завдати значної шкоди супутникам та космічним кораблям. Маючи змогу зрозуміти ці об’єкти та як змінюється їх популяція в режимі реального часу, NASA зможе визначити, чи погіршується проблема орбітального сміття.
Знаючи, як виглядає ситуація зі сміттям, є також суттєвий пошук способів її пом'якшення. Це стане в нагоді не тільки тоді, коли мова йде про операції на МКС, але і в найближчі роки, коли система космічного запуску (SLS) та капсула Orion вийдуть у космос. Як додав Бурчелл, знаючи, наскільки ймовірні будуть зіткнення, та які види шкоди вони можуть заподіяти, допоможе інформувати про дизайн космічних кораблів - особливо, коли це стосується екранування.
"[О] адже ви знаєте, на яку небезпеку ви можете скорегувати дизайн майбутніх місій, щоб захистити їх від ударів, або ви переконливіші, говорячи виробникам супутників, що їм доведеться створювати менше сміття в майбутньому", - сказав він. "Або ви знаєте, чи вам справді потрібно позбутися старих супутників / мотлоху, перш ніж він розіб'ється і покаже земну орбіту невеликими уламками розміру мм".
Доктор Джер Чій Льоу, окрім того, що є співдослідником щодо СДБ, є також головним вченим НАСА з утворення орбітальних уламків та керівником програми відділу програм з орбітального сміття космічного центру Джонсона. Як він пояснив Space Magazine електронною поштою:
«Предмети орбітального сміття розміром міліметра представляють собою найвищий ризик проникнення для більшості оперативних космічних кораблів на низькій орбіті Землі (LEO). Місія СДС буде служити двом цілям. По-перше, ДСУ буде збирати корисні дані про дрібне сміття на висоті МКС. По-друге, місія продемонструє можливості СДУ та дасть можливість NASA шукати можливості місії для збору даних про прямі вимірювання на сміття розміром міліметра на більш високих висотах LEO у майбутньому - дані, які знадобляться для надійних оцінок ризику впливу та витрат на орбітальне сміття. -ефективні заходи пом'якшення наслідків для кращого захисту майбутніх космічних місій в LEO. "
Результати цього експерименту ґрунтуються на попередній інформації, отриманій програмою Space Shuttle. Коли човники повернулися на Землю, команди інженерів оглянули обладнання, яке зазнало зіткнень, щоб визначити розміри та швидкість удару сміття. SDS також перевіряє життєздатність датчиків удару для майбутніх місій на великих висотах, де ризики від сміття до космічних кораблів більші, ніж на висоті МКС.
