Efter tres år med rumfartsbureauer, der sendte raketter, satellitter og andre missioner i kredsløb, er rumrester blevet noget af en voksende bekymring. Der er ikke kun store stykker junk, der kan tage et rumfartøj i et enkelt hit, men der er også utallige små stykker affald, der rejser i meget høje hastigheder. Dette snavs udgør en alvorlig trussel mod Den Internationale Rumstation (ISS), aktive satellitter og fremtidige besætningsopgaver i kredsløb.
Derfor søger Det Europæiske Rumorganisation at udvikle bedre beskyttelse mod snavs for ISS og fremtidige generationer af rumfartøjer. Dette projekt, der understøttes gennem ESAs generelle supportteknologiprogram, for nylig udførte ballistikprøver, der så på effektiviteten af nye fibermetallaminater (FML'er), som kan erstatte aluminiumafskærmning i de kommende år.
For at nedbryde det skal enhver og alle orbitale missioner - det være sig satellitter eller rumstationer - være forberedt på risikoen for højhastighedskollisioner med små genstande. Dette inkluderer muligheden for at kollidere med menneskeskabt rumskrot, men inkluderer også risikoen for mikro-meteoroid genstandsskade (MMOD). Disse er især truende under intense sæsonbestemte meteoroidstrømme, såsom Leoniderne.
Mens større stykker orbitalrester - lige fra 5 cm (2 tommer) til 1 meter (1,09 yards) i diameter - regelmæssigt overvåges af NASA og og ESA's Space Debris Office, er de mindre stykker ikke detekterbare - hvilket gør dem specielt truende. For at gøre tingene værre, kan kollisioner mellem snavs bidrage til at danne mere, et fænomen kendt som Kessler-effekten.
Og da menneskehedens tilstedeværelse Near-Earth Orbit (NEO) kun øges, med tusinder af satellitter, rumhabitater og besætningsopgaver, der er planlagt i de kommende årtier, udgør stigende niveauer af orbitalt affald derfor en stigende risiko. Som ingeniør Andreas Tesch forklarede:
”Sådan affald kan være meget ødelæggende på grund af deres høje slaghastighed på flere kilometer i sekundet. Større stykker affald kan i det mindste spores, så store rumfartøjer som International Space Station kan bevæge sig ud af vejen, men stykker mindre end 1 cm er svære at få øje på ved hjælp af radar - og mindre satellitter har generelt færre muligheder for at undgå kollision .”
For at se, hvordan deres nye afskærmning ville holde op med pladsrester, foretog et team af ESA-forskere for nylig en test, hvor en 2,8 mm-diameter kugle blev fyret af en prøve af rumfartøjsskjold - hvis resultater blev filmet af et højhastighedskamera . I denne størrelse og med en hastighed på 7 km / s simulerede kuglen effektivt den påvirkningsenergi, som et lille stykke affald ville have, som om det kom i kontakt med ISS.
Som forsker Benoit Bonvoisin forklarede i en nylig ESA-pressemeddelelse:
”Vi brugte en gaspistol på Tysklands Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics til at teste et nyt materiale, der blev overvejet til afskærmning af rumfartøjer mod rumfald. Vores projekt har undersøgt forskellige former for 'fibermetallaminater' produceret til os af GTM Structures, som er flere tynde metallag bundet sammen med kompositmateriale. ”
Som du kan se fra videoen (indsendt ovenfor), trængte den faste aluminiumskugle ind i skjoldet, men brød derefter sammen i en dåse med fragmenter og damp, hvilket er meget lettere for det næste lag af rustning at fange eller bøje. Dette er standardpraksis, når man håndterer rumrester og MMOD, hvor flere afskærmninger er lagdelt sammen for at adsorbere og fange påvirkningen, så det ikke trænger igennem skroget.
En almindelig variant af dette er kendt som 'Whipple-skjoldet', der oprindeligt blev designet til at beskytte mod kometstøv. Denne afskærmning består af to lag, en kofanger og en bagvæg, med en indbyrdes afstand på 10 til 30 cm (3,93 til 11,8 tommer). I dette tilfælde består FML, der er produceret til ESA af GTM Structures BV (et hollandsk-baseret luftfartsselskab), af flere tynde metallag bundet sammen med et sammensat materiale.
Baseret på denne seneste test synes FML at være velegnet til at forhindre skader på ISS og fremtidige rumstationer. Som Benoit antydede, er han og hans kolleger nu nødt til at teste denne afskærmning på andre typer orbitale missioner. ”Det næste skridt ville være at udføre demonstration i kredsløb i en CubeSat, for at vurdere effektiviteten af disse FML'er i kredsløbsmiljøet,” sagde han.
Og sørg for at nyde denne video fra ESA's Orbital Debris Office:
