Od 1960-ih, NASA i ostale svemirske agencije šalju sve više i više stvari u orbitu. Između potrošenih faza raketa, potrošenih potisnika i satelita koji su postali neaktivni, nije nedostajalo umjetnih predmeta koji lebde tamo gore. S vremenom je to stvorilo značajan (i rastući) problem svemirskih krhotina, što predstavlja ozbiljnu prijetnju Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS), aktivnim satelitima i svemirskim brodovima.
Dok veće komade krhotina - promjera od 5 cm do promjera 1 metra (1,09 metara) - NASA i ostale svemirske agencije redovito nadziru, manji komadi se ne mogu prepoznati. U kombinaciji s uobičajenim sitnim komadićima krhotina, to čini predmete veličine oko 1 milimetar ozbiljnom prijetnjom. U svrhu rješavanja ovog problema, ISS se oslanja na novi instrument poznat pod nazivom Senzor svemirskog krhotina (SDS).
Ovaj kalibrirani senzor za udar, koji je postavljen na vanjskoj strani stanice, prati učinke uzrokovane svemirskim nečistoćama. Senzor je ugrađen u ISS još u rujnu, gdje će pratiti utjecaje u naredne dvije do tri godine. Te će se informacije koristiti za mjerenje i karakterizaciju orbitalnog krhotina i pomoći svemirskim agencijama u razvoju dodatnih protumjera.
Mjeri oko 1 kvadratni metar (~ 10,76 ft²), SDS je montiran na vanjsko mjesto korisnog opterećenja koje je okrenuto vektoru brzine ISS-a. Senzor se sastoji od tankog prednjeg sloja Kaptona - poliimidnog filma koji ostaje stabilan na ekstremnim temperaturama - nakon čega slijedi drugi sloj smješten 15 cm (5,9 inča) iza njega. Ovaj drugi sloj Kaptona opremljen je akustičkim senzorima i mrežom otpornih žica, a zatim senzorski ugrađen stražnji zastoj.
Ova konfiguracija omogućava senzoru da mjeri veličinu, brzinu, smjer, vrijeme i energiju bilo kojeg malog otpada s kojim dođe u kontakt. Dok akustički senzori mjere vrijeme i mjesto prodora, mrežna mreža mjeri promjene otpora kako bi se odredile veličine udarne glave. Senzori na stražnjem stopalu mjere i otvor koji je stvoren pomoću udarne glave, koja se koristi za određivanje brzine udarne glave.
Te podatke znanstvenici ispituju na Ispitivačkom centru White Sands u Novom Meksiku i na Sveučilištu Kent u Velikoj Britaniji, gdje se testovi hipervelocity provode u kontroliranim uvjetima. Kao što je dr. Mark Burchell, jedan od istražitelja i suradnika SDS-a sa Sveučilišta u Kentu, rekao za Space Magazine e-poštom:
"Ideja je višeslojni uređaj. Prolazite kroz svaki sloj. Triaguliranjem signala u sloju dobivate položaj u tom sloju. Dakle, dva puta i položaji daju brzinu ... Ako znate brzinu i smjer, možete izaći u orbitu prašine i to vam može reći da li vjerojatno dolazi iz dubokog svemira (prirodna prašina) ili se nalazi u sličnoj zemaljskoj orbiti kao sateliti, pa je vjerojatno i krhotina. Sve to u stvarnom vremenu, kao što je elektronički. "
Ovi će podaci poboljšati sigurnost na ISS-u dopuštajući znanstvenicima da prate rizik od sudara i generiraju preciznije procjene postojanja sitnih krhotina u svemiru. Kao što je napomenuto, veći komadi otpada u orbiti se redovno prate. Oni se sastoje od otprilike 20 000 predmeta koji su veličine baseball, i dodatnih 50 000 koji su veličine mramora.
Međutim, SDS je fokusiran na objekte promjera između 50 mikrona i jednog milimetra, koji se odnose u milijunima. Iako maleno, činjenica da se ovi objekti kreću brzinom većom od 28.000 km / h (17.500 mph) znači da ipak mogu nanijeti značajnu štetu satelitima i svemirskim brodovima. Ako bude u stanju shvatiti ove predmete i kako se njihova populacija mijenja u stvarnom vremenu, NASA će moći utvrditi da li se problem orbitalnih krhotina pogoršava.
Znajući kakva je situacija s krhotinama postoji i stvarno pronalaženje načina za njihovo ublažavanje. To neće biti korisno samo kada je riječ o operacijama na ISS-u, već u narednim godinama kada će svemirski sustav za lansiranje (SLS) i Orion kapsula ući u svemir. Kao što je dodao Burchell, saznanje kolika će vjerojatnost biti sudara i kakve štete mogu prouzrokovati pomoći će informiranju dizajna svemirskih letjelica - posebno kada je riječ o oklopu.
"[O] jer znate kako možete prilagoditi dizajn budućih misija kako biste ih zaštitili od utjecaja ili ste uvjerljiviji kada kažete proizvođačima satelita da će u budućnosti morati stvarati manje nečistoće", rekao je. "Ili znate trebate li riješiti stare satelite / smeće prije nego što se razbiju i pokažu zemaljsku orbitu s malim krhotinama razmjera."
Dr. Jer Chyi Liou, osim što je istražitelj SDS-a, ujedno je i glavni znanstvenik NASA-e za orbitalne krhotine i voditelj programa za Programski ured za orbitalne krhotine u svemirskom centru Johnson. Kako je putem maila objasnio za Space Magazine:
"Predmeti orbitalnih krhotina veličine milimetra predstavljaju najveći rizik prodiranja većini operativnih svemirskih letjelica u niskoj zemaljskoj orbiti (LEO). Misija SDS-a poslužit će u dvije svrhe. Prvo, SDS će prikupljati korisne podatke o sitnim nečistoćama na visini ISS-a. Drugo, misija će pokazati sposobnosti SDS-a i omogućiti NASA-i da u budućnosti traži mogućnosti misije za prikupljanje podataka o izravnim mjerenjima krhotina veličine milimetra na većoj nadmorskoj visini - podaci koji će biti potrebni za pouzdane procjene utjecaja i troška otpada na orbiti. - učinkovite mjere ublažavanja radi bolje zaštite budućih svemirskih misija u LEO. "
Rezultati ovog eksperimenta nadolaze se na prethodnim informacijama dobivenim u programu Space Shuttle. Kad su se šatlovi vratili na Zemlju, timovi inženjera pregledali su hardver koji je podvrgnut sudarima kako bi utvrdili veličinu i brzinu udara krhotina. SDS također potvrđuje održivost tehnologije senzora za udar u budućim misijama na većim visinama, gdje su rizici od krhotina do svemirskih letjelica veći nego na visini ISS-a.
