Forestil dig dig selv som en astronaut, der udfører videnskabelige eksperimenter og crowd-bedøvende aerobatik. Mission Control-radioer, som alt rumstationspersonale skal evakuere til redningsbilerne, fordi et stykke dødbringende pladsaffald leder din vej.
Dette scenarie er ikke science fiction. I juni 2011 Space Magazine rapporterede, at "seks besætningsmedlemmer ombord på den internationale rumstation blev bedt om at tage ly i… to russiske Soyuz-rumfartøjer." Efterhånden som flere satellitter når slutningen af deres operationelle liv, vil der være flere uønskede katastrofe i rummet og på jorden, uden tvivl med mindre behagelige resultater. Vores unge rumfartssamfund har hidtil været heldig: ISS har været i stand til at undgå rumskrot, og faldende, ukontrollerede satellitter er heldigvis faldet i verdenshavene. Men en dag løber vores held ud.
Der er dog håb. Et nyt papir med titlen Fjernelse af orbitale affald med lasere publiceret på arXiv foreslår, at man bruger et højeffektivt pulserende lasersystem fra Jorden til at skabe plasmastråler på stykker pladsrester, hvilket bremser dem lidt, hvilket får dem til at komme ind igen og brænde op i atmosfæren eller falde i havet.
Claude Phipps og hans team fra et højteknologisk firma ved navn Photonic Associates skitserede deres metode, kaldet Laser Orbital Debris Removal (LODR), der bruger 15 år gammel laserteknologi, som nu er let tilgængelig.
Holdet anerkendte, at "35 år med dårlig husholdning i rummet har skabt flere hundrede tusind stykker pladsrester større end en cm i ... low Earth orbit (LEO) bandet." Disse ser måske ikke ud som store genstande, men med dynamitternes energitæthed kan selv en stor malingschip forårsage store skader.
Fjernelse af affald er en presserende opgave, fordi mængden af affald, der i øjeblikket er i rummet, udgør "løbende kollisionskollision", med genstande, der kolliderer med hinanden, hvilket skaber endnu flere stykker affald.
Der er andre løsninger udover at skabe en plasma jet, men de har en tendens til at være både mindre effektive og dyrere. En laser kunne bruges til at slibe en genstand ned i støv, men dette ville skabe en ukontrollerbar smeltet spray, hvilket gør problemet værre.
At gribe genstanden eller vedhæfte et de-orbiting kit kan begge være effektive. Desværre kræver de meget brændstof på grund af behovet for at accelerere for at fange genstanden, hvilket fører til mere en mere kostbar løsning - omkring $ 27 millioner pr. Objekt. Endelig er der den nukleare mulighed for at frigive en gas, tåge eller airgel for at bremse genstande, men dette vil påvirke både operationelle og ikke-operationelle rumfartøjer.
I deres papir siger Phipps og hans team, at fjernelse af rumskrot ved at skabe en plasma-stråle på nogle få sekunder med en laser er den bedste løsning, og det koster kun $ 1 million pr. Stort objekt fjernet og et par tusinde for små objekter. Endvidere kan mindre objekter omgås i kun en bane, og en konstellation af "167 forskellige objekter kan adresseres (ramt med en laser) på en dag, hvilket giver 4,9 år at komme ind igen" i atmosfæren.
Alle 167 genstande skal omhyggeligt spores for ikke at ændre deres dødsveje til det værre; det er dog muligt at bruge systemet til at justere kredsløb om pladsskrald. Når det er sagt, er de aktuelle niveauer af sporing af pladsrester ikke tilstrækkelige til at implementere LODR, men der er en dobbelt fordel ved lettere fjernelse og bedre undgåelse med forbedret sporing af affald. Bedre sporing giver derefter mulighed for bedre kontrol af genindgangspunktet og kredsløbsmodificering med LODR, om nødvendigt.
Hvordan kan et lystryk fra en laser ændre en bane? Mens laseren ikke sprænger affaldet ud af luften, er det stadig effektivt på grund af den orbitalmekaniske karakter.
Forestil dig en cubesat, der skal bortskaffes i en lav højde, perfekt cirkulær bane. Hanen fra en højdrevet laser og den dannede plasma-jet skubber cubesat ud, længere væk fra Jorden (højere i højden) og ind i en mere elliptisk bane.
Dette kan virke som en frygtelig idé i det tidsrum, cubesat tilbringer i en højere højde, men når det kommer halvcirkel, klemmer det atmosfæren i en lavere højde, da ellipsen er fordrejet på grund af justeringer af laseren. Da en lav højde svarer til mere træk, bremser cubesat'en ned og låses i en lavere bane. Dette er grunden til, at stærkt elliptiske baner kaldes overførselsbaner, da de skifter bane på pladsens motorvej. Nu med overførselskredsløbet afsluttet, bremses cubesat nok, så dens kredsløb ikke længere kan opnås af cubesat. Cubesat falder derefter ud af himlen.
Kødet fra forskningen til LODR omhandler atmosfæren, da laseren kan blive ufokuseret, hvis den atmosfæriske turbulens ikke adresseres. LODR er kompliceret, fordi turbulensen i atmosfæren forårsager forvrængninger som dem, du ser over en vej på en varm sommerdag, eller som dem, du ser, når du kigger gennem en glasflaske. Denne komplikation er i tillæg til det sigte, der er nødvendigt for at ramme et mål, ligesom det mål, der er foran, der er nødvendigt for at ramme en løbende spiller i dodgeball.
Der er to måder at annullere turbulens på. Først kan man skinne en laser på et kendt sted i atmosfæren og spænde natriumatomerne på det sted. Når man kender højden af denne prik på himlen, kan systemet derefter bøje det reflekterende spejl for at bringe prikken i fokus øjeblik for øjeblik. Den kan derefter skyde frit.
En anden måde involverer brugen af et Phase Conjugate (PC) spejl, også kendt som en retroflector, som automatisk kan fortryde turbulens ved at sende lys, hvem der er ændret fase-variation. Det vil sige, at det sender tilbage en "modsat forvrænget" laserstråle, hvis forvrængning ikke udføres af atmosfæren, hvilket skaber en skarp laserstråle.
LODR er ikke en sølvkugle. Wired rapporterer, at "den vigtigste kritik af et sådant projekt ville komme fra det internationale samfund, som måske frygter, at en stærk nok laser kunne bruges til militære formål såsom at ramme fjendens satellitter." Wired derefter holdt et interview med Kessler; NASAs tidligere seniorforsker for Orbital Debris Research, der på grund af den involverede politik sagde "ethvert laserforslag er død ved ankomsten." Phipps hævder dog at Wiredat "Hvis vi får det rigtige internationale samarbejde, ville ingen tro, at laseren er et våben i fåretøj."
Der er stadig problemer, som Kessler påpeger, at det ville have katastrofale resultater at ramme den forkerte del af et rumobjekt. "Du rammer måske den forkerte del af en satellit eller kan fordampe nok til at få den til at eksplodere." På trods af dette kunne omhyggelig undersøgelse af genstanden undgå enhver fare.
