vysedávaním na obežnej dráhe Zeme je ako chôdza do stredu Divoký západ prestrelke – guľky lietajú všade okolo, a to aj keď nikto sa cielene zameriava na tých, kto by mohol mať Vaše meno na to. mnoho z týchto striel sú syntetické satelity, ktoré sú aktívne riadené a monitorované, ale aj mŕtve satelity, zvyšky satelitov, vyradené stupne rakiet nástroje stratené počas výstupov do vesmíru, a dokonca škvrnky farby a hrdze, veľa z toho zips okolo na viac kilometrov za sekundu bez vedenia.
Pri odstraňovaní tohto vesmírneho odpadu priamo by bolo ideálne, skutočnosť je taká, že každá sonda a akýkoľvek skafander, ktorý musí tráviť čas v potrebách obežnej dráhe, aby bola schopná udržať aspoň niektoré hity od vesmírneho odpadu dopadajúce ho.
orbitálne mechanika
Že je ľahké vytvoriť nové trosiek by mala byť žiadnym prekvapením pre nikoho. To, čo môže trvať o niečo oveľa väčšie predstavivosť je to, ako dlho to môže trvať, než to trosky, aby svoju cestu k zemskej atmosféry, kde bude jednotvárne spáliť. všetko na obežnej dráhe padá k zemi, ale jeho tangenciálny rýchlosť udržuje ju od biť – ako mramorová pradenie okolo otvoru v lieviku. Ťahajte z atmosféry planéty je trenie, ktoré nakoniec spomaľuje objekt dolu a tam, kde obieha v atmosfére identifikuje planéty, ako dlho to bude trvať zostup.
Orbitálna rýchlosť rozpadu infographic. (Credit: ULA)
Ako uvádza Orbital Debris program úradu NASA v ARES na ich otázky, existuje viac ako 23.000 trosky objektov väčších ako 10 cm na obežnej dráhe, okrem oveľa viac než pol milióna objektov medzi 1 cm a 10 cm, a milióny objektov medzi 1 mm a 10 mm. Hlavnými zdrojmi orbitálne úlomky sú satelitnej výbuchy a kolízie. To zahŕňa Číny 2007 anti-satelit (ASAT) test, rovnako ako indické 2019 a Ruska 2021 AST testy, ktoré sa stali okrem ZSSR a nás 57 (celkovo) AST testy.
Satelity v niektorých prípadoch explodovať, ako sú nám DSMP satelitných výbuchov v rokoch 2004 a 2015. inokedy satelity kolidovat so sebou, rovnako ako Iridium-33 s Cosmos-2251 zasiahnuté úlomky alebo mikrometeoritov, a tak ďalej. Rovnako ako v nízkej obežnej dráhe (LEO) nečistoty tendenciu jazdiť rýchlosťou viac ako 7 km / s.
V závislosti na množstve objektu trosiek, vplyv na to vplyv na satelite alebo iného objektu v ceste, môžu pridávať ďalšie ~ 7 km / s v smere opačnom, môže byť prenos gigajouloch hodnoty kinetickej energie, čo zodpovedá ton TNT. dokonca škvrna farby cestujúci pri týchto rýchlostiach bolo preukázané, že spôsobujú značné škody, najmä na jemné štruktúry, ako sú solárne panely. Ako už bolo uvedené, toto je dôležité, aby tieto štruktúry môžu akceptovať určitú mieru poškodenia nárazom.
vždy malí
Whipple štít použitý na NASA Stardust sondy. (Credit: NASA)
Hoci určite niesť oveľa viac energie, dobrá vec, o väčších kusov trosiek je, že sú relatívne ľahko sledovať pomocou pozemné zariadenia. Družica alebo kozmická stanica možno použiť na palube rakety, ak sa dostane príliš blízko k obežnej dráhe jedného z tých veľkých kusov trosiek.
To potom väčšinou opustí menšie úlomky, a to najmä malé vločky a zrná, ktoré sú príliš malé na to sledovať, ale s dostatkom hmoty spôsobiť značné škody. Po celé desaťročia, go-to ochrana pre kozmickú loď je Whipple štít. rovnako ako podobné multi-šoku štítu, jedná sa o typ rozložených obrnených jednotiek, čo je druh brnenie najprv vyrobený populárny železnými vojnových lodí do polovice 19. storočia.
Namiesto toho, aby jednoducho robiť obrnené jednotky hrubšie, viac vrstiev sú používané, s prázdnym priestorom alebo akési vypchávky medzi nimi. Tým sa ušetrí na hmotnosti, a zároveň umožňuje pri prichádzajúcom projektilu neškodne rozptýliť jeho energiu. Rovnaký princíp môže byť vidieť s napr. okná na ISS, ktorá sa skladá z niekoľkých vrstiev. V prípade ISS Cupola, existujú štyri vrstvy:
Fasáda vonkajšie nečistoty.
Dva 25 mm tlakové tabule.
Vnútorné scratch tabule.
Vonkajšie tabule Očakáva sa rozptýliť veľa energie štrajku, pričom vrstva za ňou chytanie oblak nečistoty, ktoré by mali byť pri cestovaní dosť pomalých rýchlostiach, že by mal robiť žiadne významné škody. Každé okno môže byť vymenený na obežnej dráhe po namontovaní vonkajší kryt, mali trpia toľko škody, že nahradenie je zaručené.
K poškodeniu pozorovalo ISS solárne rozsah 3A, panel 58 (na strane buniek na ľavej, Kapton zadný vpravo). note by-pass diódy je odpojený z dôvodu MMOD nárazu. (Credit :. Hyde et al, 2019)
Pre zostávajúce častí ISS, balistické dosky sú umiestnené v určitej vzdialenosti od primárnej trup, ktoré sú vyvíjané na zachytenie a rozptýlenie energie z mikrometeoritov a malé orbitálnej nečistôt. Meteoroid a orbitálne poškodenia nečistoty na ISS bola študovaná po desaťročia, s 2019 papiera Hyde et al. popisujúce najnovšie poznatky.
Zaujímavým zistením je, že poškodenie solárnych krídel doletu ISS ‘. V jednom prípade miCromateorite ovplyvnil jeden z panelov a vytvoril otvor 7 mm. To zničilo obtokovú diódu v paneli a spôsobila aktuálnu hromadenie, ktoré nakoniec viedlo k takmer 40 cm dlhým spaľovaním pozdĺž okrajov troch buniek.
Ochrana solárnych panelov v tomto prostredí je samozrejme niečo iné ako jednoduché, ako podľa definície pridaním ochranných panelov pred nimi skôr porazí celý účel mať solárne panely. ISS má viac ako 250 000 buniek, s očakávaním, že niektoré z nich sa časom nepochybne stratia. V júni 2021 Astronauts na ISS nainštalovali nové solárne panely, ktoré nahradili najstaršie.
Pri výmene solárnych panelov, ako je to je životaschopná možnosť riešiť nahromadené poškodenie na vesmírnej stanici, je menej užitočná pre satelity, ktoré by mali mať dostatočnú prebytočnú elektrickú schopnosť riešiť stratu v čase.
Trestného činu ako najlepšia obrana
Pretože trosky v niektorých dráhach bude visieť po celé desaťročia alebo dlhšie, môžeme nakoniec dosiahnuť bod, kde sa aktívne odstránenie týchto nečistôt stáva nevyhnutnosťou. To je miesto, kde orbitálna mechanika a úžasné množstvo priestoru v, dobre, priestor robí veci veľmi zložité. Napriek tomu, že riziko orbitálnych nečistôt je vysoké, pretože satelity a nečistoty sú obe rýchlo pohybujúce, hustota je veľmi nízka. To je dôvod, prečo astronauts na ISS nevidia bity nečistôt zipsing po celú dobu.
Táto riedivosť robí aktívne odstránenie nečistôt a diskutuje, prečo nedávne misie s vysokým profilom, ako sú odstránené, clearspace-1 a iní sa zameriavajú na veľké nečistoty, ktoré cestuje v predtým známych orbitách. Často vyžadujú satelity na premiestnenie v určitej vzdialenosti od cieľa a vykonávajú jemné operácie. Ako už bolo založené, najväčšie riziko pochádza z nečistôt, ktoré nemožno ľahko sledovať, čo by sa zdá, že väčšinou porazí tieto čistiace metódy.
Tu možno najlepšou metódou je, že nie je aktívne loviť tieto objekty dole, ale pasívne ich chytiť pomocou expanzívneho systému, podobne ako ako pavúk používa web na chytanie nič netušiaci. To je to, čo má na mysli ruské štartovacie štartovacie. Použitie peny na zachytenie orbitálnych nečistôt nie je nová, pričom správa ESA z roku 2011 tiež pokrýva použitie peny v hĺbke.
Žiadne odhadzovanie
Dokonca aj so zmiernenými službami, a s orbitálnymi metódami odstránenia nečistôt, ktoré sa vyšetrovali a môžu byť nasadené cez nasledujúce desaťročia, najlepšia vec, ktorú môžeme urobiť najlepšie, je vyhnúť sa robiť oveľa viac neporiadku. V týchto dňoch, vesmírneho dopravného riadenia rieši najmä Organizácie Spojených národov pre vesmírnych vesmírnych záležitostí (UNOOSA) s vnútroštátnymi politikami po medzinárodných dohodách o vyhýbaní sa orbitálnym úlomkom a iným úvahám.
Zlepšenie zamerania na opätovné použitie kozmickej lode je bohatstvo. Veľmi cieľ amerického Space Shuttle Program – že by slúžila ako platforma pre servisné satelity – nikdy sa netýkajú pluitiu mimo servisu Hubble. Môžeme však dúfať, že čoskoro uvidíme ukončenie rutiny, aby sa jednoducho opustilo celé raketové fázy plávajúce okolo, znižuje aspoň jeden zdroj vzájomného znečistenia.