211service.com
Jak zarzucić szerszą sieć do śledzenia śmieci kosmicznych?
Pani Tech | Gruz: Getty; Ziemia: NASA
Kosmiczne śmieci nie znikną w najbliższym czasie — podobnie jak problemy, które powodują. Z każdym mijającym rokiem możemy zobaczyć więcej wystrzeliwanych satelitów, co oznacza, że coraz więcej części rakiet i statków kosmicznych zostaje uwolnionych i śmigając z prędkością ponad 22 000 mph . Przy tych prędkościach nawet obiekt o długości zaledwie kilku centymetrów może natychmiast zniszczyć satelitę i wysłać jeszcze więcej śmieci w kosmos.
Jak sobie z tym radzisz? Możesz użyć potężnych laserów do pomiaru odległości tych obiektów, takich jak radar lub sonar. Wiązka laserowa uderza w szczątki na orbicie i odbija się z powrotem na Ziemię, a personel naziemny może mierzyć, ile czasu zajmuje ustalenie, gdzie się znajdują i dokąd zmierzają, ostrzegając o możliwych kolizjach z innymi obiektami. Ta technika namierzania laserowego jest daleka od nowej praktyki śledzenia satelitów, ale w przypadku śledzenia śmieci kosmicznych sytuacja jest inna, mówi Carolin Frueh, ekspert astrodynamiki z Purdue University. Kosmiczne śmieci nie pozostają na stabilnej orbicie. Zacznie się przewracać i wychwytywać potencjalnie szybki ruch nastawienia, więc nie jest dobrze zorientowany, mówi. Wykrycia laserowe będą pojawiać się bardziej losowo niż w przypadku satelitów, więc potrzeba więcej ciągłych obserwacji, aby naprawdę przewidzieć, dokąd zmierzają szczątki.
Zakres laserowy daje tylko okno lokalizacji na odległość do kilku tysięcy kilometrów. Aby uzyskać lepsze prognozy, lokalizatory gruzu mogą również mierzyć odbicie światła słonecznego od tych obiektów, co można wykorzystać do zwężenia tych okien do zaledwie kilku metrów. Ale te odbicia światła słonecznego można zaobserwować tylko o świcie lub o zmierzchu, kiedy stacje naziemne są jeszcze ciemne, ale same satelity są oświetlone.
Zespół europejskich naukowców uważa, że w końcu rozwiązali ten problem, zgodnie z nowy artykuł opublikowany w Nature Communications . Zespół kierowany przez Michaela Steindorfera, badacza śmieci kosmicznych z Austriackiej Akademii Nauk, wymyślił sposób na wizualizację śmieci kosmicznych w biały dzień na tle błękitnego nieba. Zamiast mierzyć odbicia światła słonecznego w staromodny sposób, nowa technika światła dziennego wykorzystuje wyspecjalizowany filtr, teleskop i system kamer do obserwacji gwiazd na niebie w ciągu dnia (kiedy są 10 razy trudniejsze do zauważenia). Daje to tło, które kontrastuje ze śmieciami kosmicznymi, które odbijają światło jaśniej, ponieważ znajdują się bliżej Ziemi, więc nie musisz już czekać do zmierzchu lub przed świtem, aby uzyskać pomiary odbicia światła słonecznego. Ponadto zespół zaprojektował nowe oprogramowanie, które automatycznie koryguje przewidywania lokalizacji obiektów w czasie rzeczywistym dokładniej niż poprzednie systemy.
Zespół przetestował ten nowy system światła dziennego w ciągu dnia na czterech różnych ciałach rakiet poruszających się po orbicie nieco poniżej 1000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, wskazując ich położenie z dokładnością do około jednego metra. Później zwalidowali system poprzez obserwacje 40 innych obiektów. Podsumowując, naukowcy są przekonani, że nowy system światła dziennego może sprawić, że system dalmierza laserowego będzie dokładniejszy od 6 do 22 godzin dziennie, w zależności od pory roku. Stworzenie takiego systemu powinno być w miarę możliwości stacji śledzącej.
Praca w toku
Niektóre szacunki sugerują, że wokół Ziemi krąży 130 milionów kawałków kosmicznych śmieci.
NASA ODPO
Prowadzenie obserwacji w świetle dziennym ma jednak swoje wady, a Steindorfer dopuszcza, że odbicia od innych obiektów mogą łatwo zakłócać śledzenie zanieczyszczeń. Zarówno sprzęt, jak i oprogramowanie muszą być z czasem ulepszane, aby zredukować niedokładne przewidywania, a Steindorfer twierdzi, że cały system należy traktować jako ciągłą pracę w toku. Frueh, który nie pracował nad nowymi badaniami, dodaje również, że śledzenie w świetle dziennym jest już możliwe za pomocą radaru, a obserwacje optyczne w świetle dziennym były również wykorzystywane do wykrywania ruchu szczególnie jasnych odłamków.
Jednak połączenie tych obserwacji teleskopowych z pomiarami odległości laserowej zapewnia znaczną poprawę obecnych dokładności skatalogowanych obiektów, zwłaszcza na orbitach na dużych wysokościach, które nie są śledzone przez radar, mówi Frueh. Ostrzega, że nie może służyć jako ostateczne rozwiązanie do skanowania szczątków wszystkich rozmiarów i na wszystkich wysokościach – ale powinno stanowić kolejne przydatne narzędzie w pasku narzędzi do śledzenia szczątków.
Steindorfer jest naturalnie bardziej optymistycznie nastawiony do wpływu nowego systemu światła dziennego. Uważa, że może to pomóc w rozwoju bardziej zorganizowanej sieci stacji śledzących śmieci na całym świecie, współpracujących w sposób, który znacznie poprawi prognozy orbitalne i zapewnia lepsze ostrzeżenia o możliwych kolizjach, a nawet informuje o przyszłych misjach usuwania śmieci kosmicznych. Biorąc pod uwagę, jak poważny jest problem śmieci kosmicznych, wszelkie nowe rozwiązania są w tym momencie mile widziane.