Nuo 1960 m. NASA ir kitos kosmoso agentūros vis daugiau ir daugiau daiktų siunčia į orbitą. Tarp panaudotų raketų etapų, panaudotų stiprintuvų ir palydovų, kurie nuo to laiko tapo neaktyvūs, netrūko ten plūduriuojančių dirbtinių objektų. Laikui bėgant tai sukūrė didelę (ir vis augančią) kosminių šiukšlių problemą, kuri kelia rimtą grėsmę Tarptautinei kosminei stotiui (ISS), aktyviems palydovams ir kosminiams laivams.
Nors didesnius šiukšlių gabalus - nuo 5 cm (2 colių) iki 1 metro (1,09 jardų) skersmens - reguliariai stebi NASA ir kitos kosmoso agentūros, mažesnių jų negalima aptikti. Dėl šių mažų šiukšlių gabaliukų, daiktai, kurių matmenys yra maždaug 1 milimetras, kelia rimtą grėsmę. Siekdama išspręsti šią problemą, TKS remiasi nauju instrumentu, vadinamu Kosminio šiukšlių jutikliu (SDS).
Šis kalibruotas smūgio jutiklis, sumontuotas stoties išorėje, stebi smulkius kosminių šiukšlių sukeltus smūgius. Jutiklis buvo įtrauktas į TKS dar rugsėjį, kur jis stebės poveikį kitiems dvejiems trejiems metams. Ši informacija bus naudojama orbitinių šiukšlių aplinkai įvertinti ir apibūdinti bei padės kosmoso agentūroms sukurti papildomas kovos priemones.
SDS, kurio matmenys yra maždaug 1 kvadratinis metras (~ 10,76 pėdų²), sumontuotas išorinėje naudingojo krovinio vietoje, nukreiptoje į ISS greičio vektorių. Jutiklį sudaro plonas priekinis „Kapton“ sluoksnis - poliimido plėvelė, kuri išlieka stabili esant ekstremalioms temperatūroms - po jo eina antrasis sluoksnis, esantis už jo 15 cm (5,9 colio). Antrasis „Kapton“ sluoksnis yra aprūpintas akustiniais jutikliais ir varžinių laidų tinkleliu, po kurio yra jutiklis, įterptas atbulinės eigos blokas.
Ši konfigūracija leidžia jutikliui išmatuoti visų mažų šiukšlių, su kuriomis ji liečiasi, dydį, greitį, kryptį, laiką ir energiją. Nors akustiniai jutikliai matuoja įsiskverbiančio smūgio laiką ir vietą, tinklelis matuoja pasipriešinimo pokyčius, kad būtų galima įvertinti smogtuvo dydį. Jutikliuose, esančiuose užpakaliniame bloke, taip pat matuojama smogtuvo sukuriama skylė, kuri naudojama smogtuvo greičiui nustatyti.
Tuomet šiuos duomenis išnagrinėja Baltojo smėlio bandymų įrenginio Naujojoje Meksikoje ir Kento universiteto (JK) mokslininkai, kur kontroliuojamomis sąlygomis atliekami padidėjusio stiprumo testai. Kaip dr. Markas Burchellas, vienas iš Kento universiteto tyrėjų ir SDS bendradarbių, sakė „Space Magazine“ el. Paštu:
„Idėja yra daugiasluoksnis įrenginys. Kiekvienam sluoksniui gaukite laiko. Trianguliuodami signalus sluoksnyje, gausite vietą tame sluoksnyje. Taigi du kartus ir padėtis suteikia greitį ... Jei žinote greitį ir kryptį, galite pasiekti dulkių orbitą ir tai gali pasakyti, ar ji greičiausiai patenka iš gilios kosmoso (natūralių dulkių), ar yra panašioje žemės orbitoje kaip ir palydovai, taigi greičiausiai šiukšlės. Visa tai realiu laiku, nes jis yra elektroninis “.
Šie duomenys pagerins saugumą TKS, leisdami mokslininkams stebėti susidūrimų riziką ir tiksliau apskaičiuoti, kaip kosmose yra nedidelio masto šiukšlių. Kaip pažymėta, didesni orbitoje esantys šiukšlių gabalai yra reguliariai stebimi. Tai sudaro maždaug 20 000 objektų, kurie yra maždaug beisbolo dydžio, ir papildomi 50 000 objektų, kurie yra maždaug marmuro dydžio.
Tačiau SDL yra sutelktas į objektus, kurių skersmuo nuo 50 mikronų iki 1 milimetro ir kurių skaičius yra milijonas. Nors šie objektai yra nedideli, tai, kad šie objektai juda daugiau kaip 28 000 km / h (17 500 mylių per valandą) greičiu, reiškia, kad jie vis tiek gali padaryti didelę žalą palydovams ir erdvėlaiviams. Suvokdama šiuos objektus ir tai, kaip realiu laiku keičiasi jų populiacija, NASA galės nustatyti, ar orbitos nuolaužų problema blogėja.
Žinant, kokia yra šiukšlių padėtis, taip pat svarbu ieškoti būdų, kaip ją sušvelninti. Tai bus naudinga ne tik atliekant operacijas, apimančias ISS, bet ir ateinančiais metais, kai kosminė paleidimo sistema (SLS) ir „Orion“ kapsulė pateks į kosmosą. Kaip pridūrė Burchell, žinojimas, koks bus susidūrimas ir kokia žala gali būti padarytas, padės sužinoti apie erdvėlaivio dizainą, ypač kalbant apie ekraną.
„[O] Jei žinote pavojų, galite pakoreguoti būsimų misijų planą, kad apsaugotumėte juos nuo smūgių, arba esate įtikinamesnis, kai sakote palydovų gamintojams, kad ateityje jie turės sukurti mažiau šiukšlių“, - sakė jis. „Arba žinote, ar jums tikrai reikia atsikratyti senų palydovų / šiukšlių, kol jie suskaidomi ir dušo žemės orbitą su nedidelėmis mm dydžio šiukšlėmis“.
Jer Chyi Liou, be to, yra SDS tyrėjas, taip pat yra NASA vyriausiasis orbitinių šiukšlių mokslininkas ir „Orbitalio šiukšlių programos biuro“ vadovas Johnsono kosmoso centre programų vadovas. Kaip jis paaiškino „Space Magazine“ el. Paštu:
„Milimetro dydžio orbitos nuolaužų objektai žymi didžiausia skverbties rizika daugumai eksploatuojamų kosminių laivų, esančių žemoje Žemės orbitoje (LEO). SDS misija bus vykdoma dviem tikslais. Pirmiausia saugos duomenų lape bus renkami naudingi duomenys apie smulkius šiukšles ISS aukštyje. Antra, misija parodys SDS galimybes ir suteiks NASA galimybę ieškoti misijos galimybių ateityje rinkti tiesioginius matavimo duomenis apie milimetro dydžio šiukšles didesniame LEO aukštyje - duomenis, kurie bus reikalingi patikimiems orbitos nuolaužų poveikio rizikos įvertinimams ir sąnaudoms. - efektyvios švelninimo priemonės, skirtos geriau apsaugoti būsimas kosmoso misijas LEO. “
Šio eksperimento rezultatai grindžiami ankstesne informacija, gauta iš „Space Shuttle“ programos. Kai šaudmenys grįžo į Žemę, inžinierių komandos patikrino aparatūrą, kuri susidūrė su susidūrimais, kad nustatytų šiukšlių dydį ir smūgio greitį. SDS taip pat patvirtina smūgio jutiklių technologijos gyvybingumą būsimoms misijoms didesniame aukštyje, kai šiukšlių rizika nuo kosminių laivų yra didesnė nei ISS aukštyje.
