To nedlagte satellitter kolliderede næsten den 29. januar, og deres tætte opkald (objekterne gik glip af hinanden med anslået 154 fod, eller 47 meter) fornyede opmærksomheden for et voksende problem langt over Jorden: en sky af rumskrot.
Millioner af genstande udgør dette kredsende junkyard, hvor hurtling fragmenter kan nå hastigheder på næsten 18.000 km / h (ca. 7.000 km / t), cirka syv gange hurtigere end hastigheden på en kugle, ifølge NASA. Cirka 500.000 stykker affald er mindst i marmorstørrelse, og cirka 20.000 genstande er på størrelse med en softball eller større, rapporterede NASA i 2013.
Føjning til rodet er spredning af miniature-satellitter kaldet cubesats. Disse 4 tommer lange terninger (10 centimeter) vejer kun 3 kg. (1,4 kg) og lanceringsomkostninger starter ved $ 40.000; private virksomheder opfordrer dem af tusinder til at indsamle data og levere internet- og radiotjeneste, ifølge Los Alamos National Laboratory.
Med denne opbygning af rumstop kæmper luftfartsingeniører for at udvikle teknologier og systemer, der kan forhindre styrt for at beskytte arbejdssatellitter, fremtidige rummissioner og mennesker og ejendom på jorden, fortalte eksperter fra Los Alamos til Live Science.
Cirka 5.000 satellitter transporterer nyttelast ind i kredsløb rundt om vores planet, men kun omkring 2.000 er aktive og kommunikerer med Jorden, sagde David Palmer, et Los Alamos-rum og fjern sensing forsker.
"I øjeblikket, når noget er lanceret - og en lancering kan frigive 100 eller flere satellitter - er operatørerne og rumovervågningsfolkene nødt til at spore hvert stykke pladshardware, der frigives af raketten, og bestemme individuelt, hvilket stykke der er," fortalte han Live videnskab
Palmer er den vigtigste efterforsker for et projekt, der udvikler en type elektronisk nummerplade til satellitter. Dette vil give orbiters mulighed for at udsende deres ejere og positioner, så længe de er i rummet, selv efter at satellitten ophører med at fungere.
Selvdrevet og laserpulserende
Den såkaldte nummerplade er på størrelse med en Scrabble flise, lille nok til at blive båret af endda små cubesats. Døbt den ekstremt lave ressource optiske identifikator, eller ELROI, den producerer en unik identifikationskode - et satellitlicensnummer - med en laser, der blinker 1.000 gange i sekundet. Mønstre oprettet af blinkene oversættes til serielle koder, der kan læses af teleskoper på jorden, idet de identificerer en satellits ejer og koordinater.
Da ELROI drives af sin egen solcelle, kan den fortsat "tale" med Jorden efter afslutningen af satellitens levetid. Og fordi ELROI er lille og let og ikke kræver nogen ekstern strøm, kan den let fastgøres til stykker pladshardware, som ikke har radiosendere, såsom raketter, der lancerer satellitter i rummet og afvikles som fritflydende junk.
Ved at tilvejebringe sporbare data for individuelle objekter i den stadigt stigende sky af pladsrester, kunne ELROI spille en kritisk rolle i udfordringen af kollisioner. Det kan endda overvåge radiotransmissioner i fungerende satellitter og advare operatører, når kommunikationen afbrydes, sagde Palmer.
"Ud over dens identifikationsfunktion kan den også bruges som en diagnostisk funktion med lav båndbredde. Så det vil også hjælpe med at reducere mængden af ødelagte satellitter i rummet," tilføjede han. "Nummerplade-teknologi er kun en del af løsningen - men det er en vigtig del."
Raketvidenskab
Når raketter udsætter satellitter til bane, brænder de typisk alt deres brændstof på én gang. Fyldning af raketter med en type brændstof, der gentagne gange kan genindstilles, kunne give jordoperatører endnu en mulighed for at holde satellitter beskyttet mod rumnedbrud, fortalte Los Alamos forskningsingeniør Nick Dallmann til Live Science.
"Det, vi har arbejdet med her i Los Alamos, er at lave en solid raket, hvor du kan starte den, stoppe den og derefter genstarte den igen," sagde Dallmann, en projektleder for udviklingen af denne nye metode. At være i stand til at genignificere en rakets brændstof, selv efter at en satellit har nået en bane, kunne give pladshardware til at skifte kurs for at undgå en potentiel kollision, forklarede han.
"Vi har modnet det koncept, hvor vores raket er en nyttelast integreret i en satellit," sagde Dallmann. "Potentielt mange år efter, at satellitten har adskilt sig fra den øvre etap i løbet af køretøjet, kan vores nyttelast muligvis opfordres til at udføre en nødmanøvre til at undgå orbital affald."
Siden 1960'erne har videnskabsmænd vidst, at hurtigt dekomprimering af forbrændingskammeret i en raket med fast brændstof kunne slukke forbrændingen efter antændelse. For Dallmann og hans kolleger var udfordringen at skabe et genanvendeligt antændelsessystem kombineret med en mekanisme til hurtigt at dekomprimere brændstofkammeret.
En anden udfordring var, hvordan brændstoffet skal genindbringes, da antændere typisk ødelægges af den første forbrænding. For at løse det besluttede forskerne ikke at bruge den konventionelle pyrotekniske tænder. I stedet eksperimenterede de med at adskille vand i brint og ilt i forbrændingskammeret og antændte dem derefter ved hjælp af en elektrode til at generere en gnist. Derefter slukkede forskerne forbrændingen gennem dekomprimering.
"Vi har været i stand til at udvikle dette til det punkt, hvor vi kan udføre flere forbrændinger i rækkefølge i en lille raket," sagde Dallmann. De næste trin vil omfatte test i kredsløb, "hvor vi ville udføre flere forbrændinger ombord på en cubesat," sagde Dallmann.
