Představte si, že jste astronaut provádějící vědecké experimenty a ohromující akrobacii. Rádia Mission Control, které by měl veškerý personál vesmírné stanice evakuovat k záchranným vozidlům, protože vám míří kus smrtícího vesmírného odpadu.
Tento scénář není sci-fi. V červnu 2011 Space Magazine hlásil, že „bylo šest členů posádky na palubě Mezinárodní vesmírné stanice vyzváno, aby se uchránili v… dvou ruských kosmických lodích Sojuz.“ Jak více satelitů dosáhne konce svého provozního života, bude více vesmírných nevyžádaných mimořádných událostí ve vesmíru i na zemi, nepochybně s méně příjemnými výsledky. Naše mladá kosmická společnost pro vesmírné létání měla zatím štěstí: ISS se dokázala vyhnout vesmírnému odpadu a padající nekontrolované satelity naštěstí upadly do oceánů. Jednoho dne ale naše štěstí vyčerpá.
Existuje však naděje. Nový papír s názvem Odstranění orbitální trosky pomocí laserů publikováno na arXiv navrhuje použití vysoce výkonného pulzního laserového systému ze Země k vytvoření plazmových trysek na kouscích vesmírných zbytků, které je mírně zpomalí, což způsobí jejich opětovný vstup a spálení v atmosféře nebo pád do oceánu.
Claude Phipps a jeho tým z technologicky vyspělé společnosti s názvem Photonic Associates nastínili svou metodu nazvanou Laser Orbital Debris Removal (LODR), která využívá 15letou laserovou technologii, která je nyní snadno dostupná.
Tým uznal, že „třicet pět let špatného hospodaření ve vesmíru vytvořilo několik set tisíc kusů vesmírných zbytků větších než jeden cm v pásmu… orbity Země (LEO).“ Ty se nemusí zdát jako velké objekty, ale s hustotou energie dynamitu může způsobit i velké štětce barvy velké poškození.
Odstranění zbytků je naléhavý úkol, protože množství zbytků, které jsou v současné době ve vesmíru, představuje „útočnou kolizní kaskádu“ s objekty, které se vzájemně srazí, čímž se vytvoří ještě více kousků.
Kromě vytváření plazmového paprsku existují i jiná řešení, bývají však méně efektivní a dražší. Laser mohl být použit k drcení předmětu na prach, ale vytvořilo by to nekontrolovatelný roztavený sprej, čímž by se problém zhoršil.
Účinné může být uchopení předmětu nebo připojení soupravy na odvádění oběžného kola. Bohužel, vyžadují hodně paliva kvůli potřebě zrychlit chytit objekt, což vede k nákladnější řešení - asi 27 milionů dolarů za objekt. Konečně existuje jaderná možnost uvolnění plynu, mlhy nebo aerogelu ke zpomalení objektů, což by však mělo dopad na operační i neprovozní kosmickou loď.
Ve svém příspěvku Phipps a jeho tým tvrdí, že odstranění vesmírného odpadu vytvořením paprsku plazmy o délce několika sekund laserem je nejlepším řešením, stojí jen 1 milion dolarů za jeden odstraněný velký objekt a několik tisíc za malé objekty. Kromě toho lze menší objekty deobrovat pouze na jedné oběžné dráze a v jednom dni lze oslovit konstelaci „167 různých objektů (zasažených laserem), což dává atmosféře 4,9 let znovu“.
Všech 167 objektů musí být pečlivě sledováno, aby se jejich cesty zkázy nezměnily k horšímu; je však možné použít systém k úpravě orbitů vesmírného odpadu. Jak již bylo řečeno, současné úrovně sledování kosmického odpadu nejsou pro implementaci LODR dostatečné, ale existuje dvojí výhoda snadnějšího odstranění a lepšího vyhýbání se zlepšeným sledováním odpadu. Lepší sledování pak umožní lepší kontrolu bodu návratu a modifikace orbity pomocí LODR, pokud je to nutné.
Jak může laserový paprsek změnit oběžnou dráhu? I když laser nevysypává trosky ze vzduchu, je stále účinný kvůli povaze orbitální mechaniky.
Představte si kubat, který musí být zlikvidován v nízké nadmořské výšce, dokonale kruhové oběžné dráze. Odbočka z vysoce výkonného laseru a generovaného plazmového paprsku vytlačí krychle ven, daleko od Země (vyšší nadmořská výška) a na eliptickou oběžnou dráhu.
To se může jevit jako hrozný nápad v době, kdy cubesat utratí ve vyšší nadmořské výšce, ale jak přichází půlkruh, ukládá atmosféru v nižší nadmořské výšce, protože elipsa je deformována kvůli úpravám laserem. Vzhledem k tomu, že nízká nadmořská výška odpovídá většímu odporu vzduchu, kostka se zpomalí a zamkne na nižší orbitu. To je důvod, proč se vysoce eliptické dráhy nazývají přenosové dráhy, protože mění pruhy na dálnici vesmíru. Nyní, když je přenosová orbita dokončena, je krychle dostatečně zpomaleno, takže jeho krychle již nemůže být dosaženo krychlí. Kostka pak padá z nebe.
Maso výzkumu LODR se zabývá atmosférou, protože laser se může stát nezaostřeným, pokud nebude řešena atmosférická turbulence. LODR je komplikovaný, protože turbulence v atmosféře způsobují zkreslení, jako jsou ty, které vidíte nad silnicí v horkém letním dni, nebo jako ty, které vidíte při pohledu přes skleněnou láhev. Tato komplikace je navíc k cílení vpřed potřebnému k zasažení cíle, stejně jako cílení vpřed potřebné k zasažení běžícího hráče v dodgeball.
Existují dva způsoby, jak zrušit turbulenci. Nejprve je možné zazářit laser na známém místě v atmosféře a excitovat atomy sodíku v tomto místě. Znát výšku této tečky na obloze, systém pak může ohýbat odrazné zrcátko tak, aby tečka byla zaostřena moment za okamžikem. Poté může volně střílet.
Druhým způsobem je použití zrcadla fázového konjugátu (PC), jinak známého jako retroflektor, který by mohl automaticky zrušit turbulenci zasláním světla, jehož fázová změna byla obrácena. To znamená, že vyšle zpět „opačně zkreslený“ laserový paprsek, jehož zkreslení není provedeno atmosférou a vytvoří ostrý laserový paprsek.
LODR není stříbrná kulka. Kabelové uvádí, že „hlavní kritika takového projektu by pocházela z mezinárodního společenství, které by se mohlo obávat, že dostatečně výkonný laser by mohl být použit pro vojenské účely, jako je zasažení nepřátelských družic.“ Kabelové poté provedl rozhovor s Kesslerem; Bývalý vedoucí vědecký pracovník NASA pro výzkum orbitálního vrtulníku, který řekl kvůli „zapojené politice,„ jakýkoli návrh laseru je při příjezdu mrtvý “. Nicméně, Phipps tvrdí Kabelovéže „pokud dostaneme správnou mezinárodní spolupráci, nikdo by nevěřil, že by laser byl zbraní v ovčím oděvu.“
Jak Kessler zdůrazňuje, stále přetrvávají neadresované problémy, zasažení nesprávné části vesmírného objektu by mělo katastrofální následky. "Možná narazíte na nesprávnou část satelitu nebo se můžete odpařit natolik, že způsobí explozi." Přesto by pečlivé studium objektu mohlo zabránit jakémukoli nebezpečí.
