1960'lardan bu yana NASA ve diğer uzay ajansları yörüngeye giderek daha fazla şey gönderiyorlar. O zamandan beri pasif hale gelen roketlerin, harcanan güçlendiricilerin ve uydular arasında, orada yüzen yapay nesne sıkıntısı yoktu. Zamanla bu, Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS), aktif uydular ve uzay aracı için ciddi bir tehdit oluşturan önemli (ve büyüyen) uzay döküntüsü problemini yarattı.
Çapı 5 cm (2 inç) ile 1 metre (1,09 metre) arasında değişen daha büyük parçalar NASA ve diğer uzay ajansları tarafından düzenli olarak izlenirken, daha küçük parçalar algılanamaz. Bu küçük çöp parçalarının ne kadar yaygın olduğu ile birleştiğinde, yaklaşık 1 milimetre büyüklüğünde nesneleri ciddi bir tehdit haline getirir. Bunu ele almak için ISS, Uzay Enkaz Sensörü (SDS) olarak bilinen yeni bir cihaza güveniyor.
İstasyonun dış kısmına monte edilen bu kalibre edilmiş darbe sensörü, küçük ölçekli alan döküntülerinin neden olduğu etkileri izler. Sensör, önümüzdeki iki ila üç yıl boyunca etkileri izleyeceği Eylül ayında ISS'ye dahil edildi. Bu bilgiler, yörünge enkaz ortamını ölçmek ve karakterize etmek ve uzay kuruluşlarının ek karşı önlemler geliştirmesine yardımcı olmak için kullanılacaktır.
Yaklaşık 1 metrekare (~ 10,76 ft²) ölçülen SDS, ISS'nin hız vektörüne bakan harici bir yük alanına monte edilir. Sensör, aşırı sıcaklıklarda sabit kalan bir poliimid film olan Kapton'un ince bir ön katmanından ve ardından 15 cm (5,9 inç) arkasında ikinci bir katmandan oluşur. Bu ikinci Kapton katmanı, akustik sensörler ve rezistif tellerden oluşan bir ızgara ve ardından sensörlü gömülü bir arka durdurucu ile donatılmıştır.
Bu konfigürasyon, sensörün temas ettiği küçük kalıntıların boyutunu, hızını, yönünü, süresini ve enerjisini ölçmesini sağlar. Akustik sensörler delici bir etkinin zamanını ve yerini ölçerken, ızgara çarpma tertibatının boyut tahminlerini sağlamak için direnç değişikliklerini ölçer. Geri döndürmez kilitteki sensörler ayrıca, çarpma tertibatının hızını belirlemek için kullanılan bir çarpma tertibatı tarafından oluşturulan deliği de ölçer.
Bu veriler daha sonra New Mexico'daki White Sands Test Tesisinde ve İngiltere'deki Kent Üniversitesi'nde bilim adamları tarafından incelenir ve burada hiper-hız testleri kontrollü koşullar altında yapılır. Kent Üniversitesi'nden SDS'de ortak araştırmacılar ve işbirlikçilerden Dr. Mark Burchell, Space Magazine'e e-posta yoluyla şunları söyledi:
“Fikir çok katmanlı bir cihaz. Her katmandan geçerken zaman kazanırsınız. Bir katmandaki sinyalleri üçgenleştirerek o katmandaki konumu elde edersiniz. Yani iki kere ve pozisyonlar bir hız veriyor… Hızı ve yönü biliyorsanız, tozun yörüngesini alabilirsiniz ve bu muhtemelen derin uzaydan (doğal toz) gelip gelmediğini veya uydulara benzer bir dünya yörüngesinde olup olmadığını söyleyebilir, bu nedenle muhtemelen enkazdır. Tüm bunlar elektronik olduğu için gerçek zamanlı. ”
Bu veriler, bilim insanlarının çarpışma risklerini izlemelerine ve uzayda küçük ölçekli enkazların nasıl bulunduğuna dair daha doğru tahminler üretmelerine olanak sağlayarak ISS'deki güvenliği artıracaktır. Belirtildiği gibi, yörüngedeki daha büyük kalıntılar düzenli olarak izlenir. Bunlar yaklaşık bir beyzbol büyüklüğünde olan yaklaşık 20.000 nesneden ve bir mermer büyüklüğünde yaklaşık 50.000 nesneden oluşur.
Bununla birlikte, SDS, 50 mikron ile 1 milimetre arasında olan ve milyonlarca sayıdaki nesnelere odaklanmıştır. Küçük olmasına rağmen, bu nesnelerin 28.000 km / sa (17.500 mil / sa) üzerindeki hızlarda hareket etmesi, yine de uydulara ve uzay aracına önemli ölçüde zarar verebilecekleri anlamına gelir. NASA, bu nesneleri ve nüfuslarının gerçek zamanlı olarak nasıl değiştiğini anlayabildiğinden, yörünge enkazı sorununun kötüleşip kötüleşmediğini belirleyebilecektir.
Enkaz durumunun neye benzediğini bilmek, aynı zamanda hafifletmenin yollarını bulmak için de içseldir. Bu, yalnızca ISS'deki operasyonlar söz konusu olduğunda değil, önümüzdeki yıllarda Uzay Lansmanı Sistemi (SLS) ve Orion kapsülünün uzaya çıktığı durumlarda da kullanışlı olacaktır. Burchell'in eklediği gibi, çarpışmaların ne kadar olası olacağını ve ne tür hasarlara neden olabileceğini bilmek, özellikle kalkan söz konusu olduğunda uzay aracı tasarımını bilgilendirmeye yardımcı olacaktır.
“[O] gelecekteki görevlerin tasarımını etkilerinden korumak için ayarlayabileceğiniz tehlikeyi biliyorsunuz ya da uydu üreticilerine gelecekte daha az enkaz yaratmaları gerektiğini söylerken daha ikna edicisiniz” dedi. “Ya da ayrılmadan ve dünya yörüngesini küçük mm çaplı enkazlarla yağmadan önce gerçekten eski uydulardan / önemsizlerden kurtulmanız gerekip gerekmediğini biliyorsunuz.”
Dr. Jer Chyi Liou, SDS'de ortak araştırmacı olmasının yanı sıra, NASA Orbital Enkaz Baş Bilimcisi ve Johnson Uzay Merkezi'ndeki Orbital Enkaz Program Ofisi Program Yöneticisi'dir. Space Magazine'e e-posta yoluyla açıkladığı gibi:
“Milimetre büyüklüğündeki yörünge enkaz nesneleri en yüksek penetrasyon riski Düşük Dünya yörüngesindeki (LEO) operasyonel uzay aracının çoğunluğuna. SDS misyonu iki amaca hizmet edecek. İlk olarak, SDS, ISS yüksekliğinde küçük döküntülerle ilgili yararlı veriler toplayacaktır. İkincisi, misyon SDS'nin yeteneklerini gösterecek ve NASA'nın gelecekte daha yüksek LEO rakımlarında milimetre boyutunda enkazlar üzerinde doğrudan ölçüm verileri toplamak için görev fırsatları aramasını sağlayacaktır - güvenilir yörünge enkazı etki riski değerlendirmeleri ve maliyeti için gerekli veriler - LEO'da gelecekteki uzay görevlerini daha iyi korumak için etkili azaltma önlemleri. ”
Bu deneyden elde edilen sonuçlar Uzay Mekiği programı tarafından elde edilen önceki bilgilere dayanmaktadır. Servisler Dünya'ya döndüğünde, mühendis ekipleri enkazın boyutunu ve etki hızını belirlemek için çarpışmalara maruz kalan donanımı inceledi. SDS ayrıca, enkazdan uzay aracına kadar olan risklerin ISS irtifasından daha büyük olduğu daha yüksek irtifalarda gelecekteki görevler için darbe sensörü teknolojisinin uygulanabilirliğini doğrulamaktadır.
