Zamislite sebe kao astronauta koji izvodi znanstvene eksperimente i fantastične aerobatike. Radio stanice za nadzor misije koje bi cijelo osoblje svemirske stanice trebalo evakuirati u spasilačka vozila, jer komad smrtonosne svemirske krhotine ide prema vašem putu.
Ovaj scenarij nije znanstvena fantastika. U lipnju 2011. god. Svemirski magazin izvijestio je da je "šest članova posade na brodu Međunarodne svemirske stanice rečeno da se sklone u ... dvije ruske svemirske letjelice Soyuz." Što se više satelita bliži kraju svog operativnog vijeka, bit će više svemirskih nepogoda u svemiru i na zemlji, nesumnjivo s manje ugodnih rezultata. Naše mlado društvo svemirske farme do sada je imalo sreće: ISS se uspio odmaknuti od svemirske smeće, a nekontrolirani sateliti s srećom su pali u oceane. Ali jednog dana će nam nestati sreće.
Ima nade, međutim. Novi rad pod naslovom Uklanjanje orbitalnih krhotina laserom objavljeno na arXiv-u predlaže korištenje laserskog sustava velike snage sa Zemlje za stvaranje plazma mlaznica na komadima svemirskih krhotina, malo ih usporavajući, uzrokujući njihov ponovni ulazak i izgaranje u atmosferi ili padanje u ocean.
Claude Phipps i njegov tim iz visokotehnološke tvrtke Photonic Associates opisali su svoju metodu, nazvanu Laser Orbital Debris Removal (LODR) koja koristi 15-godišnju lasersku tehnologiju koja je sada lako dostupna.
Tim je prepoznao da je „trideset pet godina lošeg vođenja svemira u svemiru stvorilo nekoliko stotina tisuća komada svemirskog krhotina većeg od jednog centimetra u… niskom zemaljskom orbiti (LEO)“. Ovo ne izgledaju poput velikih predmeta, ali s gustoćom dinamike energije čak i veliki čip boje može prouzrokovati veliku štetu.
Uklanjanje krhotina hitan je zadatak jer količina krhotina koja se trenutno nalazi u svemiru predstavlja "bijedno kolizije kaskade", pri čemu se predmeti sudaraju jedan s drugim, stvarajući još više komada otpada.
Osim stvaranja plazma mlaznice postoje i druga rješenja, ali ona su uglavnom manje učinkovita i skuplja. Laser se može koristiti za mljevenje predmeta u prašinu, ali to bi stvorilo nekontrolirani staljeni sprej, što bi pogoršalo problem.
Hvatanje predmeta ili pričvršćivanje kompleta za orbitiranje mogu biti učinkoviti. Nažalost, potrebno im je puno goriva zbog potrebe da se ubrza hvatanje objekta, što dovodi do skupljeg rješenja - oko 27 milijuna dolara po objektu. Konačno, postoji nuklearna opcija puštanja plina, magle ili aerogela za usporavanje predmeta, ali to bi utjecalo i na operativne i na neoperativne svemirske letjelice.
U svom radu, Phipps i njegov tim kažu da je uklanjanje svemirskog smeća stvaranjem mlazne plazme duljine nekoliko sekundi pomoću lasera najbolje rješenje, a košta samo milijun dolara po uklonjenom velikom objektu i nekoliko tisuća za male predmete. Nadalje, manji objekti mogu se oboriti u samo jednoj orbiti, a konstalacija „167 različitih predmeta može se adresirati (udariti laserom) u jednom danu, dajući 4,9 godina ponovnom ulasku“ u atmosferu.
Svih 167 objekata treba pažljivo pratiti kako ne bi promijenili svoje putove propasti na gore; međutim, sustav je moguće koristiti za podešavanje orbite svemirske smeće. Kako je rečeno, trenutne razine praćenja svemirskog otpada nisu odgovarajuće za primjenu LODR-a, ali postoji dvostruka korist od lakšeg uklanjanja i boljeg izbjegavanja s poboljšanim praćenjem smeća. Bolje praćenje tada će omogućiti bolju kontrolu točke ponovnog ulaska i promjene orbite s LODR-om, ako je potrebno.
Kako lagano guranje laserom može mijenjati orbitu? Iako laser ne otpada krhotine iz zraka, on je još uvijek učinkovit zbog prirode orbitalne mehanike.
Zamislite kockat koji treba odložiti na maloj visini, savršeno kružnoj orbiti. Slavina snažnog lasera i generirani plazma mlaz gurnuo bi kubesat, dalje od Zemlje (veće u visinu) i u više eliptičnu orbitu.
To bi moglo izgledati kao grozna ideja za vrijeme dok se kubat provodi na većoj nadmorskoj visini, ali kako dolazi pola kruga, on atmosferu steže na nižoj nadmorskoj visini jer je elipsa iskrivljena zahvaljujući prilagodbi laserom. Kako mala visina odgovara većem povlačenju, kockata se usporava i zaključava u nižoj orbiti. Zbog toga se visoko eliptične orbite nazivaju prijenosne orbite, jer mijenjaju trake na svemirskoj magistrali. Sada, kad je orbita prijenosa gotova, kockata je dovoljno usporena, tako da se njena orbita više ne može postići kubatatom. Kocka tada pada s neba.
Meso istraživanja za LODR bavi se atmosferom jer laser može postati nefokusiran ako se ne riješi atmosferskih turbulencija. LODR je kompliciran jer turbulencija u atmosferi izaziva izobličenja poput onih koje vidite iznad ceste vrućeg ljetnog dana ili poput onih koje vidite kada gledate kroz staklenu bocu. Ova komplikacija je dodavanje cilja koji je potreban za postizanje cilja, baš kao i ciljanje ispred koje je potrebno kako bi se udario trkajući igrač u Dodgeball-u.
Postoje dva načina otkazivanja turbulencija. Prvo, čovjek može osvijetliti laser na poznatom mjestu u atmosferi, uzbudujući atome natrija na tom mjestu. Znajući visinu ove točke na nebu, sustav tada može saviti ogledalo koje se reflektira kako bi točku u trenutak doveo u fokus. Tada može slobodno pucati.
Drugi način uključuje upotrebu ogledala Phase Conjugate (PC), inače poznatog kao retroflektor, koji bi mogao automatski poništiti turbulenciju slanjem svjetla čija je fazna varijacija obrnuta. To znači da će natrag poslati „suprotno izobličenu” lasersku zraku čiju izobličenje ne vrši atmosfera stvarajući oštru lasersku zraku.
LODR nije srebrni metak. Žičana izvještava da bi "glavna kritika takvog projekta dolazila od međunarodne zajednice, koja bi se mogla bojati da bi se dovoljno moćan laser mogao upotrijebiti u vojne svrhe, poput udaranja neprijateljskih satelita." Žičana zatim je obavio intervju s Kesslerom; NASA-in bivši stariji znanstvenik za istraživanje orbitalnih krhotina koji je rekao, zbog uključene politike, "svaki je laser prijedlog mrtav po dolasku." Međutim, Phipps tvrdi Žičanada "Ako dobijemo pravu međunarodnu suradnju, nitko ne bi vjerovao da je laser oružje u ovčjoj odjeći."
Još uvijek postoje nesuđeni problemi, jer Kessler ističe da bi udaranje u pogrešan dio svemirskog objekta imalo katastrofalne rezultate. "Možete udariti u pogrešan dio satelita ili ga dovoljno isparavati da bi mogao eksplodirati." Unatoč tome, pažljivim proučavanjem predmeta mogla bi se izbjeći svaka opasnost.
