Уявіть себе, як космонавт, який виконує наукові експерименти та приголомшливі пілотажні пілотажі. Місії контролю місії, що весь персонал космічної станції повинен евакуюватися до рятувальних машин, оскільки шматок смертоносного космічного сміття спрямовується на ваш шлях.
Цей сценарій не є науковою фантастикою. У червні 2011 року Космічний журнал повідомили, що "шести членам екіпажу на борту Міжнародної космічної станції було сказано, щоб вони притулилися у ... двох російських космічних кораблях" Союз ". По мірі того, як більше супутників добігає кінця свого експлуатаційного терміну, в космосі та на землі буде виникати більше надзвичайних ситуацій зі сміттям, безперечно, з менш приємними результатами. Нашому молодому космодрому поки що пощастило: МКС змогла позбавитись від космічного мотлоху, а падіння неконтрольованих супутників вдячно потрапило до Світового океану. Але одного разу наша удача закінчиться.
Однак є надія. Новий документ під назвою Видалення орбітального сміття лазерами опублікована на arXiv пропонує використовувати потужну імпульсну лазерну систему із Землі для створення плазмових струменів на шматках космічного сміття, трохи сповільнюючи їх, змушуючи їх знову потрапляти та згоряти в атмосферу або потрапляти в океан.
Клод Фіппс та його команда з високотехнологічної компанії під назвою Photonic Associates окреслили свій метод під назвою «Лазерне видалення орбітального сміття» (LODR), який використовує 15-річну лазерну технологію, яка зараз доступна.
Команда визнала, що "тридцять п’ять років поганого ведення господарства у космосі створили кілька сотень тисяч штук космічного сміття, розміром більше одного см у ... низькій орбіті Землі (LEO)". Вони не можуть здаватися великими предметами, але при щільності енергії динаміту навіть велика фарба може призвести до великих збитків.
Видалення сміття є невідкладним завданням, оскільки кількість сміття, що знаходиться в даний час у просторі, створює "біг колізійних каскадів", причому об'єкти стикаються один з одним, створюючи ще більше шматків сміття.
Окрім створення плазмового струменя, є й інші рішення, але вони, як правило, менш ефективні та дорожчі. Лазер може бути використаний для подрібнення предмета в пил, але це створить неконтрольований розплавлений спрей, що посилить проблему.
Графікування об'єкта або приєднання комплекту для висадки орбіти може бути ефективним. На жаль, їм потрібно багато палива через необхідність прискорення для вилову об’єкта, що призводить до більш дорогого рішення - близько 27 мільйонів доларів за кожен об’єкт. Нарешті, є ядерний варіант випуску газу, туману чи аерогеля для уповільнення об'єктів, але це вплине як на експлуатаційні, так і на неопераційні космічні апарати.
У своїй роботі Піппс та його команда зазначають, що видалення космічного мотлоху шляхом створення струменя плазми довжиною в кілька секунд за допомогою лазера є найкращим рішенням, вартість якого становить лише 1 мільйон доларів за великий вилучений об'єкт і кілька тисяч для дрібних предметів. Крім того, менші об'єкти можуть бути виведені з орбіти лише на одну орбіту, і сузір'я "167 різних об'єктів може бути вирішена (ударом лазером) за один день, даючи 4,9 років, щоб знову потрапити в атмосферу".
Усі 167 об'єктів слід ретельно відслідковувати, щоб не змінити свої шляхи приреченості на гірше; однак можливе використання системи для регулювання орбіт космічного сміття. Незважаючи на це, сучасний рівень відстеження космічного сміття не є адекватним для впровадження LODR, але є подвійна перевага легшого видалення та кращого уникнення із покращенням відстеження сміття. Тоді краще відстеження дозволить покращити контроль точки повторного входу та зміни орбіти за допомогою LODR, якщо це необхідно.
Як світловий поштовх від лазера може змінити орбіту? Хоча лазер не вибухає сміття з повітря, він все ще ефективний через природу орбітальної механіки.
Уявіть кубик, який потрібно розмістити на невеликій висоті, ідеально круговій орбіті. Кран з потужним лазером і генерований плазмовий струмінь виштовхне кубізат, далі від Землі (більший у висоту) і на більш еліптичну орбіту.
Це може здатися жахливою ідеєю, коли кубсат проводить на більшій висоті, але, коли він виходить півколом, він затискає атмосферу на меншій висоті, оскільки еліпс викривлений завдяки лазерним регулюванням. Оскільки невелика висота відповідає більшому перетягуванню, кубат сповільнюється і замикається на нижній орбіті. Ось чому високоеліптичні орбіти називаються переносними орбітами, оскільки вони змінюють смуги руху на космосі. Тепер, коли орбіта передачі завершена, кубаза сповільнюється достатньо, щоб його орбіта вже не могла бути досягнута кубатом. Потім кубикат падає з неба.
М'ясо дослідження LODR стосується атмосфери, оскільки лазер може розмитись, якщо не буде усунено атмосферну турбулентність. LODR є складним, оскільки турбулентність в атмосфері викликає спотворення, як ті, кого ви бачите над дорогою в спекотний літній день, або такі, як ви бачите, переглядаючи скляну пляшку. Це ускладнення є доповненням до наведення вперед, потрібного для удару в ціль, подібно до того, як вперед націлювання, необхідне для удару бігаючого гравця у доджболі.
Є два способи скасувати турбулентність. По-перше, можна просвітити лазером у відомій точці атмосфери, збуджуючи атоми натрію в цьому місці. Знаючи висоту цієї точки в небі, система може потім розгинати дзеркало, що відбиває, щоб перевести крапку у фокус миттєво. Потім він може вільно стріляти.
Другий спосіб передбачає використання дзеркала фазного кон'югату (ПК), інакше відомого як ретрофлектор, який може автоматично відміняти турбулентність, надсилаючи світло, зміна фази якого перевернуто. Тобто, він посилатиме назад "протилежно спотворений" лазерний промінь, спотворення якого не робиться атмосферою, створюючи різкий лазерний промінь.
ЛОДР - це не срібна куля. Провідний повідомляє, що "основна критика такого проекту виходитиме з боку міжнародної спільноти, яка може побоюватися, що достатньо потужний лазер може бути використаний для військових цілей, таких як удари по супутниках противника". Провідний потім провів інтерв'ю з Кесслером; Колишній провідний науковий співробітник НАСА з досліджень орбітальних уламків, який сказав, що через політику, "будь-яка пропозиція лазера мертва після прибуття". Однак Фіппс стверджує, що Провіднийщо "Якщо ми отримаємо правильне міжнародне співробітництво, ніхто не вважатиме, що лазер є зброєю в овечому одязі".
Досі залишаються нерозгадані проблеми, як вказує Кесслер, потрапляння в неправильну частину космічного об'єкта мало б катастрофічні результати. "Ви можете потрапити в неправильну частину супутника або можете випаруватися досить, щоб він вибухнув". Незважаючи на це, ретельне вивчення об'єкта могло уникнути будь-якої небезпеки.
