Įsivaizduokite save kaip astronautą, atliekantį mokslinius eksperimentus ir stulbinantį minios akrobatinį skraidymą. Misijos valdymo radijas, kurį visi kosminės stoties darbuotojai turėtų evakuoti į gelbėjimo mašinas, nes mirtinas kosminės šiukšlės gabalas yra jūsų kelias.
Šis scenarijus nėra mokslinė fantastika. 2011 m. Birželio mėn. Žurnalas „Kosmosas“ pranešė, kad „šešiems įgulos nariams, esantiems Tarptautinėje kosminėje stotyje, buvo liepta prieglobstį ... dviejuose Rusijos erdvėlaiviuose„ Sojuz “.“ Kuo daugiau palydovų pasieks savo eksploatavimo pabaigą, kosmose ir ant žemės atsiras daugiau nepageidaujamų kosminių šiukšlių, be abejo, su mažiau maloniais rezultatais. Mūsų jaunai kosmosą skleidžiančiai visuomenei iki šiol pasisekė: ISS sugebėjo išvengti kosminio šlamšto, o krintantys, nekontroliuojami palydovai laimei pateko į vandenynus. Bet vieną dieną mūsų sėkmė pritrūks.
Vis dėlto yra vilties. Naujas popierius pavadinimu Orbitalinių šiukšlių pašalinimas lazeriais paskelbtoje „arXiv“ siūlo naudoti didelės galios impulsinę lazerinę sistemą iš Žemės, kad būtų sukurti plazmos purkštukai ant kosminių šiukšlių gabalėlių, šiek tiek juos sulėtindami, priversdami juos vėl patekti ir sudegti atmosferoje ar nukristi į vandenyną.
Claude'as Phippsas ir jo komanda iš aukštųjų technologijų kompanijos, pavadintos „Photonic Associates“, apibūdino savo metodą, vadinamą lazerinių orbitinių šiukšlių šalinimo (LODR) metodu, kuris naudoja 15 metų senumo lazerio technologiją, kuri dabar yra lengvai prieinama.
Komanda pripažino, kad „trisdešimt penkerių metų skurdus namų tvarkymas kosmose sukūrė kelis šimtus tūkstančių vienetų didesnių kosminių šiukšlių vienetų… žemos žemės orbitos (LEO) juostoje“. Tai gali neatrodyti kaip dideli objektai, tačiau esant dinamito energijos tankiui, net didelė dažų drožlė gali padaryti didelę žalą.
Šiukšlių pašalinimas yra neatidėliotina užduotis, nes šiuo metu kosmose esantis šiukšlių kiekis „susiduria kaskadiškai“, o objektai susiduria tarpusavyje ir sukuria dar daugiau šiukšlių.
Be plazmos purkštuko kūrimo, yra ir kitų sprendimų, tačiau jie paprastai būna ir mažiau veiksmingi, ir brangesni. Lazeriu būtų galima sumalti daiktą į dulkes, tačiau tai sukeltų nekontroliuojamą išlydytą purškalą ir pagilintų problemą.
Gali būti veiksmingi daikto greiferiniai daiktai arba pridedamas orbitos rinkinys. Deja, jiems reikia daug degalų, nes reikia paspartinti pagaunant objektą, o tai lemia brangesnį sprendimą - maždaug 27 mln. USD už objektą. Galiausiai yra branduolinė galimybė išleisti dujas, rūką ar oro geltelę objektams sulėtinti, tačiau tai turėtų įtakos tiek veikiančiam, tiek neoperaciniam erdvėlaiviui.
Savo dokumente Phippsas ir jo komanda teigia, kad geriausias sprendimas būtų pašalinti kosminį šlamštą sukuriant kelių sekundžių ilgio plazmos srovę lazeriu, kainuojančią tik 1 milijoną dolerių vienam pašalintam dideliam objektui ir kelis tūkstančius mažiems objektams. Be to, mažesnius objektus galima debituoti tik vienoje orbitoje, o „167 skirtingų objektų žvaigždynas gali būti nukreiptas (pataikytas lazeriu) per vieną dieną, suteikiant 4,9 metų galimybę vėl patekti į atmosferą.
Visi 167 objektai turi būti atidžiai sekami, kad nepakeistų savo likimo kelio į blogąją pusę; tačiau įmanoma naudoti sistemą kosminio šlamšto orbitoms sureguliuoti. Atsižvelgiant į tai, dabartinis kosminių šiukšlių sekimo lygis nėra pakankamas norint įgyvendinti LODR, tačiau pagerinant šiukšlių stebėjimą yra dviguba nauda - jas lengviau pašalinti ir geriau išvengti. Geresnis stebėjimas leis prireikus geriau kontroliuoti patekimo tašką ir orbitos modifikaciją naudojant LODR.
Kaip šviesos paspaudimas iš lazerio gali pakeisti orbitą? Lazeris nesprogdina šiukšlių iš oro, tačiau vis tiek yra veiksmingas dėl orbitos mechanikos pobūdžio.
Įsivaizduokite „cubesat“, kurį reikia išmesti nedideliame aukštyje, tobulai apskritoje orbitoje. Didelio galingumo lazerio čiaupas ir susidariusi plazmos srovė išstumtų kubatą toliau, toliau nuo Žemės (didesniame aukštyje) ir į elipsinę orbitą.
Tai gali atrodyti siaubinga mintis tuo metu, kai „Cubesat“ praleidžia didesniame aukštyje, tačiau, kai kalba eina apie pusę apskritimo, ji užstumia atmosferą mažesniame aukštyje, nes elipsė yra deformuota dėl lazerio reguliavimo. Kadangi mažas aukštis atitinka didesnį pasipriešinimą, „cubesat“ sulėtėja ir užsiblokuoja į žemesnę orbitą. Štai kodėl labai elipsės formos orbitos yra vadinamos perdavimo orbitais, nes jos keičia juostas kosmoso greitkelyje. Dabar, kai perdavimo orbita bus baigta, „cubesat“ yra pakankamai sulėtėjęs, kad „cubesat“ nebegalės pasiekti savo orbitos. Tada „Cubesat“ iškrenta iš dangaus.
LODR tyrimų mėsa susijusi su atmosfera, nes lazeris gali būti neryškus, jei nebus atsižvelgiama į atmosferos turbulenciją. LODR yra sudėtingas, nes atmosferos neramumai sukelia tokius iškraipymus kaip tie, kuriuos matote virš kelio karštą vasaros dieną, arba tokie, kokius matote žiūrėdami pro stiklinį butelį. Ši komplikacija yra greta tikslo į priekį, kurio reikia norint pasiekti taikinį, kaip ir tikslinimas į priekį, jei reikia, kad pasiektų bėgantį žaidėją „Dodgeball“.
Turbulenciją galima panaikinti dviem būdais. Pirmiausia, lazerį galima nušviesti žinomoje atmosferos vietoje, jaudinant natrio atomus toje vietoje. Žinodama šio taško aukštį danguje, sistema tada gali sulenkti atspindintį veidrodį, kad taškas akimirksniu būtų sufokusuotas. Tada jis gali laisvai šaudyti.
Antrasis būdas yra fazinio konjugato (PC) veidrodžio, kitaip žinomo kaip retroflektorius, naudojimas, kuris galėtų automatiškai panaikinti turbulenciją, siunčiant šviesą, kurios fazės kitimas buvo atvirkštinis. Tai reiškia, kad jis grąžins „priešingai iškreiptą“ lazerio spindulį, kurio iškraipymą atmosfera nepadarė sukurdama aštrų lazerio spindulį.
LODR nėra sidabrinė kulka. Laidinis praneša, kad „pagrindinę tokio projekto kritiką sulauks tarptautinė bendruomenė, kuri gali bijoti, kad pakankamai galingas lazeris gali būti naudojamas kariniams tikslams, pavyzdžiui, pataikyti į priešo palydovus“. Laidinis tada vedė pokalbį su Kessler; Buvęs NASA „Orbitalos šiukšlių tyrimų“ vyresnysis mokslininkas teigė, kad, atsižvelgiant į vykdomą politiką, „bet koks lazerio pasiūlymas yra miręs atvykus“. Tačiau Phippsas tvirtina Laidiniskad „jei pasieksime tinkamą tarptautinį bendradarbiavimą, niekas netikėtų, kad lazeris yra ginklas avių aprangoje“.
Vis dar yra neišspręstų problemų, kaip pabrėžia Kessleris, pataikymas į netinkamą kosmoso objekto dalį duotų pražūtingų rezultatų. „Galite atsitrenkti į neteisingą palydovo dalį arba išgaruoti tiek, kad jis galėtų sprogti.“ Nepaisant to, kruopščiai ištyrus objektą, būtų galima išvengti bet kokio pavojaus.
