Od šedesátých let odesílají NASA a další kosmické agentury na orbitu stále více věcí. Mezi vyčerpanými fázemi raket, utrácenými posilovači a satelity, které se od té doby staly neaktivní, tam nebyl nedostatek umělých objektů vznášejících se tam. Postupem času se tím vytvořil významný (a rostoucí) problém kosmického odpadu, který představuje vážnou hrozbu pro Mezinárodní kosmickou stanici (ISS), aktivní satelity a kosmickou loď.
Zatímco větší úlomky - v rozsahu od 5 cm (2 palce) do 1 metru (1,09 yardů) v průměru - jsou pravidelně monitorovány NASA a dalšími vesmírnými agenturami, menší kusy jsou nedetekovatelné. V kombinaci s tím, jak běžné jsou tyto malé kousky zbytků, jsou objekty, které měří asi 1 milimetr, vážnou hrozbou. ISS se při řešení tohoto problému spoléhá na nový nástroj známý jako Space Debris Sensor (SDS).
Tento kalibrovaný snímač nárazu, který je namontován na vnější straně stanice, sleduje nárazy způsobené drobnými kosmickými troskami. Senzor byl včleněn do ISS již v září, kde bude sledovat dopady na další dva až tři roky. Tyto informace budou použity k měření a charakterizaci prostředí orbitálních zbytků a pomohou kosmickým agenturám vyvinout další protiopatření.
Měří asi 1 metr čtvereční (~ 10,76 ft?), SDS je namontován na externím místě užitečného zatížení, které stojí před vektorem rychlosti ISS. Čidlo sestává z tenké přední vrstvy Kaptonu - polyimidového filmu, který zůstává stabilní při extrémních teplotách - následuje druhá vrstva umístěná 15 cm (5,9 palce) za ním. Tato druhá Kaptonova vrstva je vybavena akustickými senzory a mřížkou odporových drátů, následovanou čidlem zapuštěnou zátkou.
Tato konfigurace umožňuje senzoru měřit velikost, rychlost, směr, čas a energii jakéhokoli malého odpadu, se kterým přichází do styku. Zatímco akustické senzory měří čas a umístění pronikavého nárazu, mřížka měří změny v odporu a poskytuje odhady velikosti nárazového tělesa. Senzory v zpětném chodu také měří otvor vytvořený nárazovým tělesem, které se používá ke stanovení rychlosti nárazového tělesa.
Tato data jsou poté zkoumána vědci v testovacím zařízení White Sands v Novém Mexiku a na University of Kent ve Velké Británii, kde jsou hypervelocity testovány za kontrolovaných podmínek. Mark Burchell, jeden ze spoluřešitelů a spolupracovníků SDS z University of Kent, řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
"Myšlenka je vícevrstvé zařízení." Získáte čas, když projdete každou vrstvu. Triangulací signálů ve vrstvě získáte pozici v této vrstvě. Takže dvakrát a pozice dávají rychlost ... Pokud znáte rychlost a směr, můžete získat oběžnou dráhu prachu a to vám řekne, zda pravděpodobně pochází z hlubokého vesmíru (přírodní prach) nebo je na podobné oběžné dráze Země jako satelity, takže je pravděpodobné trosky. To vše v reálném čase, protože je elektronické. “
Tato data zlepší bezpečnost na palubě ISS tím, že umožní vědcům sledovat rizika kolizí a generovat přesnější odhady toho, jak malé trosky v kosmu existují. Jak bylo uvedeno, větší kusy úlomků na oběžné dráze jsou pravidelně sledovány. Jedná se o zhruba 20 000 objektů, které mají velikost baseballu, a dalších 50 000 objektů, které mají velikost mramoru.
SDS je však zaměřen na objekty o průměru mezi 50 mikrony a 1 milimetr, které jsou v milionech. I když je to malé, skutečnost, že se tyto objekty pohybují rychlostí vyšší než 28 000 km / h (17 500 mph), znamená, že mohou stále způsobit značné škody na satelitech a kosmických lodích. Tím, že budou schopni získat informace o těchto objektech a o tom, jak se jejich populace mění v reálném čase, bude NASA schopna určit, zda se problém orbitálních zbytků zhoršuje.
Vědět, jaká je situace trosek, je také samo o sobě najít způsoby, jak ji zmírnit. To se nejen hodí, pokud jde o operace mimo ISS, ale v příštích letech, kdy se vesmírný spouštěcí systém (SLS) a Orion vezmou do vesmíru. Jak dodal Burchell, vědět, jak pravděpodobné srážky budou a jaké škody mohou způsobit, pomůže informovat o designu kosmických lodí - zejména pokud jde o stínění.
"[O] víš, jaké nebezpečí můžeš upravit design budoucích misí, abys je ochránil před dopady, nebo jsi přesvědčivější, když řekneš výrobcům satelitů, aby v budoucnu vytvořili méně zbytků," řekl. "Nebo víte, jestli se opravdu potřebujete zbavit starých satelitů / haraburdí, než se rozpadne a zobrazí sprchu na Zemi oběžnou dráhou s malým úlomkem v mm."
Dr. Jer Chyi Liou, kromě toho, že je spoluřešitelem na SDS, je také hlavním vědcem NASA pro orbitální trosky a programovým manažerem pro orbitální deodoranty v Johnson Space Center. Jak vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem:
"Milimetrové objekty orbitálních zbytků představují." nejvyšší riziko průniku k většině operačních lodí na nízké oběžné dráze Země (LEO). Mise SDS bude sloužit dvěma účelům. Nejprve bude SDS shromažďovat užitečné údaje o malých troskách v nadmořské výšce ISS. Za druhé, mise předvede schopnosti SDS a umožní NASA hledat příležitosti mise ke sběru dat o přímém měření na milimetrových troskách ve vyšších nadmořských výškách LEO v budoucnosti - data, která budou potřebná pro spolehlivé posouzení rizik a nákladů dopadu na orbitální trosky -účinná zmírňující opatření k lepší ochraně budoucích vesmírných misí v LEO. “
Výsledky tohoto experimentu vycházejí z předchozích informací získaných programem Space Shuttle. Když se raketoplány vrátily na Zemi, týmy techniků prohlédly hardware, který prošel kolizemi, aby určil velikost a dopadovou rychlost úlomků. SDS také ověřuje životaschopnost technologie senzoru nárazu pro budoucí mise ve vyšších nadmořských výškách, kde jsou rizika z úlomků pro kosmickou loď větší než v nadmořské výšce ISS.
