Pezzi di detriti spaziali in collisione emettono segnali elettrici che potrebbero aiutare a tracciare i piccoli detriti che sporcano l’orbita terrestre, salvando potenzialmente satelliti e veicoli spaziali.
Gli operatori satellitari e di veicoli spaziali potrebbero finalmente essere in grado di farlo rilevare piccoli pezzi di detriti in orbita attorno alla Terra utilizzando un approccio proposto dai ricercatori dell’Università del Michigan.
Un’immagine generata dal computer di oggetti tracciabili nell’orbita terrestre bassa. Ogni punto rappresenta un oggetto e circa il 95% di essi sono detriti. Gli oggetti tracciabili stanno già iniziando a formare una nuvola di detriti attorno alla Terra, ma ci sono milioni di pezzi più piccoli che non possono essere tracciati da terra. Credito immagine: NASA Orbital Debris Program Office
“In questo momento, rileviamo i detriti spaziali cercando oggetti che riflettono la luce o i segnali radar”, ha detto Nilton Renno, il ricercatore principale del team dell’Università del Michigan e professore di scienze climatiche e spaziali, ingegneria e ingegneria aerospaziale. “Più piccoli diventano gli oggetti, più difficile diventa ottenere la luce solare o segnali radar abbastanza forti da rilevarli da terra”.
Oggi, gli oggetti più grandi di una palla da softball sono gli unici pezzi tracciabili di questa “spazzatura spaziale”. meno dell’1% del quasi 170 milioni di rifiuti residui di lanci di razzi, passeggiate spaziali e satelliti defunti. Il nuovo metodo è in grado di rilevare detriti di diametro inferiore a un millimetro, simile allo spessore della mina di una matita.
Renno presenterà i risultati al Seconda conferenza internazionale sui detriti orbitali Il 5 dicembre con Yun Zhang, ricercatore post-dottorato in scienze e ingegneria del clima e dello spazio. I risultati sono tra i primi a provenire da un progetto collaborativo più ampio finanziato dall’Intelligence Advanced Research Projects Activity’s Programma di identificazione e tracciamento dei detriti spaziali. Il progetto è guidato dall’appaltatore militare Blue Halo e comprende l’Università dell’Alaska Fairbanks.
La spazzatura nello spazio è più che sgradevole: è pericolosa. Ad una tipica velocità orbitale di 22.000 miglia orarie, un frammento di detrito spaziale grande quanto una prugna può colpire un altro oggetto con la stessa energia di un incidente automobilistico in autostrada, mettendo potenzialmente in moto un satellite. fuori Commissione. Anche i pezzi più piccoli possono danno veicoli spaziali, quindi tracciarli è fondamentale per la missione dei satelliti e dei veicoli spaziali che devono essere trasportati azioni evasive.
Un pezzo di spazzatura spaziale ha perforato questo buco nello scafo della navicella spaziale Solar Max della NASA. Credito immagine: NASA Orbital Debris Program Office
L’orbita terrestre è sempre più disordinata, rendendo molto più difficile la protezione dei satelliti. Pezzi di detriti spaziali spesso entrano in collisione tra loro, frammentando di conseguenza pezzi più grandi in pezzi piccoli e non rilevabili. Alcuni esperti temono che la quantità di detriti spaziali potrebbe aumentare esponenzialmente man mano che i singoli pezzi continuano a scontrarsi scatenando il caos sull’infrastruttura su cui facciamo affidamento per GPS, dati di telefoni cellulari, monitoraggio meteorologico e altro ancora.
Sebbene potenzialmente disastrose, le collisioni tra detriti spaziali potrebbero rivelarsi il modo migliore per rintracciare minuscoli rifiuti spaziali. Quando piccoli pezzi di detriti spaziali si scontrano, esplodono in minuscoli frammenti, alcuni dei quali vaporizzano in un gas carico a causa del calore generato dall’impatto.
“Quando la nuvola di gas carico e frammenti di detriti si espande, crea esplosioni di energia simili a fulmini, simili ai segnali prodotti da scintille statiche che appaiono dopo aver strofinato una coperta appena lavata”, ha detto Mojtaba Akhavan-Taftiun assistente ricercatore in scienze e ingegneria del clima e dello spazio e uno scienziato a capo del progetto.
Dopo questa esplosione iniziale di energia, pezzi solidi carichi di frammenti di detriti possono creare impulsi di campo elettrico ogni volta che sono abbastanza vicini l’uno all’altro, producendo ulteriori esplosioni simili a fulmini. Questi segnali elettrici durano solo una frazione di secondo, ma potrebbero aiutare a tracciare pezzi di detriti spaziali e nuvole di frammenti microscopici che si formano quando i detriti si scontrano.
Una simulazione di due pezzi di spazzatura spaziale in alluminio che si scontrano a 22.000 miglia all’ora. La collisione risultante distrugge le particelle di alluminio creando allo stesso tempo un’esplosione elettrica simile a un fulmine, raffigurata come punti blu e rossi. La carica positiva è mostrata in rosso mentre le cariche negative sono mostrate in blu. Questo segnale elettrico potrebbe essere utilizzato per tracciare sia singoli pezzi di spazzatura spaziale che nuvole di minuscole particelle con parabole radio terrestri.
Quando due pezzi di alluminio si scontrano a velocità orbitali tipiche, emettono un’esplosione elettrica abbastanza forte da poter essere rilevata da terra da una parabola di 26 metri dotata di un ricevitore radio di alta qualità, secondo le più recenti simulazioni al computer del team. Allo stesso modo gli impulsi del campo elettrico dovrebbero essere rilevabili con array radio più sensibili, come La rete spaziale profonda della NASA.
C’è ancora molto da risolvere. La frequenza dei segnali elettrici può variare in base alla velocità della collisione e alla composizione dei detriti, il che potrebbe complicare il rilevamento. Per vedere i segnali elettrici, devono essere più forti dei segnali di fondo dello strumento di terra e passare attraverso l’atmosfera superiore della Terra.
Il team prevede di perfezionare il proprio approccio con ulteriori simulazioni al computer, misurando segnali reali con la Deep Space Network della NASA e analizzando i dati provenienti da esperimenti di ipervelocità presso la NASA. Laboratorio di ricerca navale E Centro di ricerca Ames della NASA. Utilizzando i laser delle strutture, il team può lanciare diversi tipi di detriti contro bersagli a una gamma di velocità orbitali e misurare le caratteristiche delle emissioni elettriche derivanti dall’impatto. Se tali esperimenti rivelassero un modo per rilevare un’ampia gamma di segnali elettrici generati durante le collisioni di detriti spaziali, potrebbero determinare non solo dove si trovano i detriti spaziali, ma di che aspetto sono e di cosa sono fatti.
“Vogliamo sapere se un oggetto è duro o morbido perché ciò avrà un impatto sul modo in cui orbita e quanto può essere dannoso”, ha detto Akhavan-Tafti.
Fonte: Università del Michigan
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