Kopš 60. gadiem NASA un citas kosmosa aģentūras orbītā sūta arvien vairāk un vairāk lietu. Starp izlietotajām raķešu pakāpēm, pastiprinātajiem pastiprinātājiem un pavadoņiem, kas kopš tā laika ir kļuvuši neaktīvi, tur netrūka mākslīgu priekšmetu, kas peld. Laika gaitā tas ir radījis nozīmīgu (un pieaugošu) kosmosa atlūzu problēmu, kas nopietni apdraud Starptautisko kosmosa staciju (ISS), aktīvos satelītus un kosmosa kuģus.
Kamēr lielākus atlūzu gabalus - sākot no 5 cm (2 collas) līdz 1 metram (1,09 jardi) diametrā - regulāri novēro NASA un citas kosmosa aģentūras, mazākie gružu gabali nav nosakāmi. Apvienojumā ar to, cik bieži sastopami šie mazie gružu gabali, tas nopietnus draudus rada objektiem, kuru izmērs ir aptuveni 1 milimetrs. Lai to novērstu, ISS paļaujas uz jaunu instrumentu, kas pazīstams kā Kosmosa atkritumu gružu sensors (SDS).
Šis kalibrētais trieciena sensors, kas uzstādīts uz stacijas ārpusi, uzrauga triecienus, ko rada neliela apjoma kosmosa gruži. Sensors tika iekļauts ISS septembrī, kur tas uzraudzīs triecienus nākamajiem diviem līdz trim gadiem. Šī informācija tiks izmantota, lai izmērītu un raksturotu orbitālo gružu vidi un palīdzētu kosmosa aģentūrām izstrādāt papildu pretpasākumus.
SDS, kura izmērs ir aptuveni 1 kvadrātmetrs (~ 10,76 pēdas), ir uzstādīts uz ārējas kravas vietas, kas ir vērsta pret ISS ātruma vektoru. Sensors sastāv no plāna Kaptona priekšējā slāņa - poliimīda plēves, kas paliek stabila ekstrēmās temperatūrās -, kam seko otrais slānis, kas atrodas 15 cm (5,9 collas) aiz tā. Šis otrais Kaptona slānis ir aprīkots ar akustiskiem sensoriem un rezistīvu vadu režģi, kam seko sensoru iestrādāts aizmugures slānis.
Šī konfigurācija ļauj sensoram izmērīt visu mazo gruvešu izmēru, ātrumu, virzienu, laiku un enerģiju, ar kuriem tas nonāk saskarē. Kamēr akustiskie sensori mēra iespiešanās trieciena laiku un vietu, režģis mēra pretestības izmaiņas, lai iegūtu triecienelementa lieluma aprēķinus. Aizmugurējā bloka sensori mēra arī triecienelementa izveidoto caurumu, kuru izmanto, lai noteiktu triecienelementa ātrumu.
Pēc tam šos datus pārbauda White Sands testa objekta Ņūmeksikā un Kentas universitātē Apvienotajā Karalistē, kur hiperattīstības testi tiek veikti kontrolētos apstākļos. Kā Dr. Marks Buršels, viens no Kentas universitātes SDS līdzizmeklētājiem un līdzstrādniekiem, pa e-pastu stāstīja Space Magazine:
“Ideja ir daudzslāņu ierīce. Caur katru slāni jūs saņemat laiku. Triangulatējot signālus slānī, jūs iegūstat stāvokli šajā slānī. Tātad divas reizes un pozīcijas dod ātrumu ... Ja zināt ātrumu un virzienu, jūs varat nokļūt putekļu orbītā, un tas var pateikt, vai tas, iespējams, nāk no dziļas kosmosa (dabiski putekļi) vai atrodas līdzīgā zemes orbītā kā satelīti, tātad, iespējams, ir gruveši. Tas viss reāllaikā, jo tas ir elektroniski. ”
Šie dati uzlabos drošību uz ISS, ļaujot zinātniekiem uzraudzīt sadursmju riskus un ģenerēt precīzākus aprēķinus par to, kā kosmosā pastāv maza mēroga gruži. Kā minēts, lielāki gruvešu gabali orbītā tiek regulāri uzraudzīti. Tie sastāv no aptuveni 20 000 priekšmetiem, kas ir aptuveni beisbola izmēri, un no papildu 50 000 objektiem, kas ir aptuveni marmora lieluma.
Tomēr SDS ir koncentrēts uz objektiem, kuru diametrs ir no 50 mikroniem līdz 1 milimetram un kuru skaits ir miljonos. Lai arī šie objekti ir niecīgi, tas, ka šie objekti pārvietojas ar ātrumu virs 28 000 km / h (17 500 mph), nozīmē, ka tie joprojām var radīt ievērojamu kaitējumu satelītiem un kosmosa kuģiem. NASA, spējot izprast šos objektus un to, kā reālā laikā mainās to populācija, NASA varēs noteikt, vai saasinās orbītas atlūzu problēma.
Zinot, kāda ir gružu situācija tur, ir arī svarīgi atrast veidus, kā to mazināt. Tas būs noderīgi ne tikai saistībā ar operācijām, kas saistītas ar ISS, bet arī nākamajos gados, kad kosmosa tirgū nonāk kosmosa palaišanas sistēma (SLS) un Orion kapsula. Kā piebilda Buršels, zināt, cik liela būs sadursme un kāda veida bojājumus tā var radīt, palīdzēs uzzināt kosmosa kuģa dizainu - īpaši attiecībā uz ekranēšanu.
"[Ja] jūs zināt briesmas, varat pielāgot turpmāko misiju plānu, lai pasargātu tās no triecieniem, vai arī esat pārliecinošāks, kad sakāt satelīta ražotājiem, ka viņiem nākotnē būs jārada mazāk atkritumu," viņš teica. "Vai arī jūs zināt, vai jums patiešām ir jāatbrīvojas no veciem pavadoņiem / nevēlamā materiāla, pirms tas sabojājas un zemē riņķo ar nelielu mm lielumu gružiem."
Dr Jer Chyi Liou, līdztekus SDS līdz izmeklētājam, ir arī NASA galvenais zinātnieks par orbitālajām atlūzām un programmas vadītājs Orbitālo gružu programmas birojam Džonsona kosmosa centrā. Kā viņš paskaidroja Space Magazine pa e-pastu:
“Milimetru lieluma orbītas atlūzu objekti attēlo visaugstākais iespiešanās risks lielākajai daļai operatīvo kosmosa kuģu zemas Zemes orbītā (LEO). SDS misija kalpos diviem mērķiem. Pirmkārt, SDS apkopos noderīgus datus par maziem gružiem ISS augstumā. Otrkārt, misija demonstrēs SDS iespējas un ļaus NASA meklēt misijas iespējas nākotnē savākt tiešus mērījumu datus par milimetru lieliem gružiem lielākos LEO augstumos - datus, kas būs nepieciešami ticamiem orbītas atlūzu ietekmes riska novērtējumiem un izmaksām. - efektīvus seku mazināšanas pasākumus, lai labāk aizsargātu turpmākas kosmosa misijas LEO. ”
Šī eksperimenta rezultāti balstās uz iepriekšējo informāciju, kas iegūta no Space Shuttle programmas. Kad vilcieni atgriezās uz Zemes, inženieru komandas pārbaudīja aparatūru, kurā notika sadursmes, lai noteiktu gružu lielumu un trieciena ātrumu. SDS apstiprina arī trieciena sensora tehnoloģijas dzīvotspēju turpmākām misijām lielākos augstumos, kur risks no atkritumiem līdz kosmosa kuģiem ir lielāks nekā ISS augstumā.
