Imaginați-vă ca un astronaut efectuând experimente științifice și aerobatică uimitoare a mulțimii. Radioul de control al misiunii pe care tot personalul stației spațiale ar trebui să-l evacueze către vehiculele de salvare, deoarece o bucată de resturi spațiale mortale îți este îndreptat.
Acest scenariu nu este ficțiune științifică. În iunie 2011, Revista spațială a raportat că „șase membri ai echipajului la bordul Stației Spațiale Internaționale li s-a spus să se adăpostească în ... două nave spațiale ruse Soyuz." Pe măsură ce mai mulți sateliți ajung la sfârșitul vieții lor operaționale, vor exista mai multe urgențe spațiale în spațiu și pe sol, fără îndoială cu rezultate mai puțin plăcute. Tânăra noastră societate care se ocupă de spațiu a avut noroc până acum: ISS a reușit să se îndepărteze de gunoiul spațial, iar sateliții căzători, necontrolați au căzut din fericire în oceane. Dar într-o zi norocul nostru se va epuiza.
Există însă speranță. O nouă lucrare intitulată Îndepărtarea resturilor orbitale cu lasere publicat pe arXiv propune utilizarea unui sistem laser cu impulsuri de mare putere de pe Pământ pentru a crea jeturi de plasmă pe bucăți de resturi spațiale, încetinindu-le ușor, determinându-le să reintre și să ardă în atmosferă sau să cadă în ocean.
Claude Phipps și echipa sa dintr-o companie de înaltă tehnologie numită Photonic Associates și-au prezentat metoda lor, numită Laser Orbital Debris Elimination (LODR), care folosește o tehnologie laser de 15 ani, care este acum disponibilă.
Echipa a recunoscut că „treizeci și cinci de ani de întreținere necorespunzătoare în spațiu au creat câteva sute de mii de bucăți de spațiu mai mari de un cm în banda… de pe orbita terestră mică (LEO)”. Acestea nu pot părea obiecte mari, dar cu densitatea energetică a dinamitei, chiar și un cip mare de vopsea poate provoca pagube majore.
Îndepărtarea deșeurilor este o sarcină urgentă, deoarece cantitatea de deșeuri aflate în prezent în spațiu reprezintă „cascadă de coliziune fugărită”, obiectele ciocnindu-se între ele, creând și mai multe bucăți de resturi.
Există și alte soluții pe lângă crearea unui jet cu plasmă, dar acestea tind să fie atât mai puțin eficiente, cât și mai scumpe. Un laser ar putea fi folosit pentru a macina un obiect în praf, dar acest lucru ar crea un spray topit incontrolabil, ceea ce înrăutățește problema.
Atragerea obiectului sau atașarea unui kit de dezorbitare pot fi ambele eficiente. Din păcate, necesită mult combustibil din cauza necesității de a accelera pentru a prinde obiectul, ceea ce duce la o soluție mai costisitoare - aproximativ 27 milioane dolari pe obiect. În sfârșit, există opțiunea nucleară de a elibera un gaz, o ceață sau un airgel pentru a încetini obiectele, dar acest lucru ar afecta atât nave spațiale operaționale, cât și non-operaționale.
În lucrarea lor, Phipps și echipa sa spun că eliminarea gunoiului prin crearea unui jet de plasmă de câteva secunde în lungime cu un laser este cea mai bună soluție, costând doar 1 milion de dolari per obiect mare și eliminat și câteva mii pentru obiecte mici. Mai mult, obiectele mai mici pot fi dezorbitate într-o singură orbită și se poate adresa o constelație de „167 de obiecte diferite (lovite cu un laser) într-o singură zi, dând 4,9 ani pentru a reintra” în atmosferă.
Toate cele 167 de obiecte trebuie să fie urmărite cu atenție pentru a nu-și schimba calea de rău în rău; cu toate acestea, este posibil să utilizați sistemul pentru a regla orbitele spațiului. Acestea fiind spuse, nivelurile actuale de urmărire a deșeurilor spațiale nu sunt adecvate pentru a implementa LODR, dar există un dublu beneficiu al eliminării mai ușoare și al evitării mai bune cu urmărirea resturilor. Urmărirea mai bună va permite apoi un control mai bun al punctului de reintrare și modificarea orbitei cu LODR, dacă este necesar.
Cum poate o lumină-apăsare de la un laser să modifice o orbită? În timp ce laserul nu aruncă resturile din aer, este totuși eficient datorită naturii mecanicii orbitale.
Imaginați-vă un cubesat care trebuie aruncat într-o orbită perfectă circulară. Robinetul de la un laser cu mare putere și jetul de plasmă generat ar împinge cubesatul, mai departe de Pământ (mai mare ca altitudine) și într-o orbită mai eliptică.
Aceasta ar putea părea o idee oribilă în timpul în care cubesatul petrece la o altitudine mai mare, dar, pe măsură ce vine pe jumătate de cerc, clipește atmosfera la o altitudine mai mică, deoarece elipsa este încălzită datorită ajustărilor de către laser. Deoarece o altitudine mică corespunde mai multor tracțiuni, cubesatul încetinește și se blochează pe o orbită inferioară. Acesta este motivul pentru care orbitele extrem de eliptice sunt numite orbite de transfer, deoarece acestea schimbă benzile pe autostrada spațiului. Acum, odată cu orbita de transfer completă, cubesatul este încetinit, astfel încât orbita sa nu mai poate fi realizată de cubesat. Cubesatul apoi cade din cer.
Carnea de cercetare pentru LODR se ocupă de atmosferă, deoarece laserul poate deveni nefocalizat dacă nu este abordată turbulența atmosferică. LODR este complicat, deoarece turbulențele din atmosferă provoacă distorsiuni precum cele pe care le vedeți deasupra unui drum într-o zi caldă de vară sau ca cele pe care le vedeți când priviți printr-o sticlă de sticlă. Această complicație este în plus față de vizarea necesară pentru a atinge o țintă, la fel ca obiectivul necesar pentru a lovi un jucător alergat în Dodgeball.
Există două modalități de a anula turbulența. În primul rând, se poate străluci un laser într-un loc cunoscut din atmosferă, excitând atomii de sodiu din acea locație. Cunoscând înălțimea acestui punct pe cer, sistemul poate apoi flexa oglinda reflectorizantă pentru a aduce punctul în focar moment în moment. Se poate apoi trage liber.
O a doua modalitate implică utilizarea unei oglinzi Phase Conjugate (PC), altfel cunoscut sub numele de retroflector, care ar putea anula turbulența automat, trimițând lumina care variația de fază a fost inversată. Adică va trimite înapoi un fascicul laser „opus distorsionat” a cărui distorsiune nu este realizată de atmosferă creând un fascicul laser ascuțit.
LODR nu este un glonț de argint. Prin cablu raportează că „critica principală a unui astfel de proiect ar veni din partea comunității internaționale, care s-ar putea teme că un laser suficient de puternic ar putea fi folosit în scopuri militare, cum ar fi lovirea sateliților inamici.” Prin cablu apoi a realizat un interviu cu Kessler; Fostul om de știință al NASA pentru Orbital Debris Research, care a spus, din cauza politicii implicate, „orice propunere laser este moartă la sosire.” Cu toate acestea, Phipps afirmă Prin cablucă „Dacă vom obține cooperarea internațională corectă, nimeni nu ar crede că laserul este o armă în hainele oilor”.
Există încă probleme neadresate, după cum subliniază Kessler, lovirea unei părți greșite a unui obiect spațial ar avea rezultate dezastruoase. „S-ar putea să lovești partea greșită a unui satelit sau să poți vaporiza suficient pentru a face să explodeze.” În ciuda acestui fapt, studiul atent al obiectului ar putea evita orice pericol.
