Iedomājieties sevi kā astronautu, kurš veic zinātniskus eksperimentus un satriecošu akrobātiku no pūļa. Misijas vadības radioaparāti, no kuriem visam kosmosa stacijas personālam vajadzētu evakuēties līdz glābšanas līdzekļiem, jo tavs ceļš ved nāvējošu kosmosa atlūzu gabalu.
Šis scenārijs nav zinātniskā fantastika. 2011. gada jūnijā Žurnāls Kosmoss ziņoja, ka “sešiem apkalpes locekļiem, kas atradās Starptautiskajā kosmosa stacijā, tika liegts patverties divos Krievijas kosmosa kuģos“ Sojuz ”.” Tā kā vairāk satelītu sasniedz to darbības laiku, kosmosā un uz zemes būs vairāk kosmosa nevēlamu avāriju, bez šaubām, ar mazāk patīkamiem rezultātiem. Mūsu jaunajai sabiedrībai, kas tālu izmanto kosmosu, līdz šim ir paveicies: ISS ir izdevies izvairīties no kosmosa junkiem, un krītošie, nekontrolētie pavadoņi, par laimi, ir iekrituši okeānos. Bet kādu dienu mūsu veiksme izsīks.
Tomēr ir cerība. Jauns raksts ar nosaukumu Orbītas atlūzu noņemšana ar lāzeriem publicēts arXiv ierosina izmantot lieljaudas pulsējošu lāzera sistēmu no Zemes, lai izveidotu plazmas strūklas uz kosmosa atlūzu gabaliem, nedaudz palēninot tos, liekot tiem atkal iekļūt un sadedzināt atmosfērā vai iekrist okeānā.
Claude Phipps un viņa komanda no augsto tehnoloģiju uzņēmuma Photonic Associates aprakstīja savu metodi ar nosaukumu Laser Orbital Debris Removal (LODR), kas izmanto 15 gadus vecu lāzera tehnoloģiju, kas tagad ir viegli pieejama.
Komanda atzina, ka “trīsdesmit piecu gadu sliktā kosmosa uzkopšana ir radījusi vairākus simtus tūkstošus kosmosa atlūzu gabalu, kas ir lielāki par vienu cm zemas Zemes orbītas (LEO) joslā”. Tie var nešķist kā lieli priekšmeti, bet ar dinamīta enerģijas blīvumu pat liela krāsas mikroshēma var radīt lielus zaudējumus.
Atkritumu noņemšana ir steidzams uzdevums, jo pašlaik kosmosā esošais gružu daudzums rada “izskrējušu sadursmes kaskādi” ar objektiem, kas saduras viens ar otru, veidojot vēl vairāk gružu gabalu.
Papildus plazmas strūklas izveidošanai ir arī citi risinājumi, taču tie parasti ir gan mazāk efektīvi, gan dārgāki. Objektu var sasmalcināt putekļos ar lāzeru, taču tas radītu nekontrolējamu izkausētu aerosolu, padarot problēmu vēl sliktāku.
Objekta satveršana vai komplekta pievienošana, kas riņķo apkārt, var būt efektīva. Diemžēl tie prasa daudz degvielas, jo ir jāpaātrina objekta noķeršana, kas noved pie dārgāka risinājuma - aptuveni 27 miljoni dolāru par vienu objektu. Visbeidzot, pastāv kodolieroču iespēja atbrīvot gāzi, miglu vai aerogelu, lai palēninātu priekšmetus, taču tas ietekmētu gan operatīvos, gan nefunkcionālos kosmosa kuģus.
Savā rakstā Phipps un viņa komanda saka, ka labākais risinājums ir kosmosa nevēlamā materiāla noņemšana, izveidojot dažu sekunžu plazmas strūklu ar lāzeru, un tas maksā tikai vienu miljonu USD par vienu noņemtu lielu priekšmetu un dažus tūkstošus maziem objektiem. Turklāt mazākus objektus var novirzīt tikai vienā orbītā, un vienā dienā var uzrunāt “167 dažādus objektus (trāpīt ar lāzeru), dodot 4,9 gadus laika atgriezties” atmosfērā.
Visi 167 objekti ir rūpīgi jāizseko, lai nemainītu viņu likteņa ceļus uz sliktāko pusi; tomēr ir iespējams izmantot sistēmu, lai pielāgotu kosmosa nevēlamā materiāla orbītas. Tomēr pašreizējie kosmisko atkritumu izsekošanas līmeņi nav piemēroti, lai ieviestu LODR, taču, uzlabojot gružu izsekošanu, ir divējāds ieguvums - vienkāršāka izņemšana un labāka izvairīšanās. Labāka izsekošana pēc tam ļaus labāk kontrolēt atkārtota ieejas punktu un orbītas modifikāciju, izmantojot LODR.
Kā gaismas spiediens no lāzera modificē orbītu? Kaut arī lāzers neizsprosto gružus no gaisa, tas joprojām ir efektīvs orbītas mehānikas rakstura dēļ.
Iedomājieties kubatu, kas jāiznīcina nelielā augstumā, perfekti apļveida orbītā. Krāns no lielas jaudas lāzera un radītā plazmas strūkla izstumj kubatu tālāk, tālāk no Zemes (augstumā augstumā) un elipseskajā orbītā.
Tā varētu šķist briesmīga ideja laikā, kad kubats pavada lielākā augstumā, bet, kad runa ir par pus apli, tas apgriezt atmosfēru zemākā augstumā, jo elipse ir izlocīta, pateicoties lāzera pielāgojumiem. Tā kā neliels augstums atbilst lielākam vilkumam, kubiku skaits palēninās un nofiksējas zemākā orbītā. Tāpēc ļoti eliptiskās orbītas tiek sauktas par pārvietošanās orbītām, jo tās maina joslas uz kosmosa šosejas. Tagad, kad pārvietošanas orbīta ir pabeigta, cubesat ir pietiekami palēnināts, lai cubesat vairs nevarētu sasniegt tā orbītu. Pēc tam kubats izkrīt no debesīm.
LODR pētījumu gaļa attiecas uz atmosfēru, jo lāzers var kļūt nefokusēts, ja netiek risināta atmosfēras turbulence. LODR ir sarežģīts, jo atmosfēras satricinājums rada tādus traucējumus kā tie, kurus karstā vasaras dienā redzat virs ceļa, vai tādi, kādus redzat, skatoties caur stikla pudeli. Šis sarežģījums ir papildus mērķim uz priekšu, kas nepieciešams, lai sasniegtu mērķi, tāpat kā mērķim uz priekšu, kas nepieciešams, lai sasniegtu darbojošos spēlētāju dodgeball.
Ir divi veidi, kā atcelt turbulenci. Pirmkārt, lāzers var spīdēt zināmā atmosfēras vietā, aizraujot nātrija atomus šajā vietā. Zinot šī punkta augstumu debesīs, sistēma pēc tam var saliekt atstarojošo spoguli, lai mirkli pa brīdim dot punktu fokusā. Pēc tam tas var brīvi izšaut.
Otrs veids ir fāzu konjugāta (PC) spoguļa, citādi zināma kā retroflektors, izmantošana, kas automātiski varētu atsaukt turbulenci, nosūtot gaismu, kam fāzes variācijas ir mainītas. Tas ir, tas nosūtīs atpakaļ “pretēji izkropļotu” lāzera staru, kura izkropļojumu atmosfēra neizdara, radot asu lāzera staru.
LODR nav sudraba lode. Vadu ziņo, ka “starptautiskā sabiedrība galvenokārt kritizēs šādu projektu, baidoties, ka pietiekami jaudīgu lāzeru varētu izmantot militāriem mērķiem, piemēram, triecot ienaidnieka satelītus”. Vadu pēc tam veica interviju ar Kessleru; NASA bijušais orbitālo gružu izpētes vecākais zinātnieks, kurš iesaistītās politikas dēļ sacīja, ka “jebkurš lāzera ierosinājums ir miris pēc ierašanās”. Tomēr Phipps apgalvo Vaduka “ja mēs iegūtu pareizu starptautisko sadarbību, neviens neticētu, ka lāzers ir ierocis aitas apģērbā”.
Joprojām pastāv neatrisinātas problēmas, kā uzsver Kesslers, trāpot pa kosmosa objekta nepareizo daļu, būtu postoši rezultāti. "Jūs varētu notriekt nepareizo satelīta daļu vai arī jūs varētu pietiekami iztvaikot, lai izraisītu tā eksplodēšanu." Neskatoties uz to, rūpīga objekta izpēte varētu novērst jebkādas briesmas.
