اصطدم قمران صناعيان متقاربان تقريبًا في 29 يناير ، وتجدد اتصالهما الوثيق (الأشياء التي فاتتها بعضها البعض بنحو 154 قدمًا ، أو 47 مترًا) الانتباه إلى مشكلة متزايدة فوق الأرض: سحابة من خردة الفضاء.
تشكل الملايين من الأشياء هذا الحوض المداري المداري ، حيث يمكن أن تصل شظايا السلاحف إلى ما يقرب من 18000 ميل في الساعة (19000 كم / ساعة) ، حوالي سبع مرات أسرع من سرعة الرصاصة ، وفقًا لوكالة ناسا. أفادت وكالة ناسا في عام 2013 أن حوالي 500000 قطعة من الحطام لا يقل حجمها عن الرخام ، وحوالي 20000 قطعة بحجم الكرة اللينة أو أكبر.
يضاف إلى الفوضى تكاثر السواتل المصغرة التي تسمى المكعبات. هذه المكعبات التي يبلغ طولها 4 بوصات (10 سم) تزن 3 أرطال فقط. (1.4 كجم) وتبدأ تكاليف الإطلاق من 40000 دولار ؛ الشركات الخاصة تكلفهم بالآلاف لجمع البيانات وتوفير خدمة الإنترنت والراديو ، وفقا لمختبر لوس ألاموس الوطني.
وقال خبراء لوس ألاموس لـ Live Science إنه مع هذا التراكم في ازدحام الفضاء ، يتسابق مهندسو الفضاء لتطوير التقنيات والأنظمة التي يمكن أن تمنع الحوادث من أجل حماية الأقمار الصناعية العاملة والبعثات الفضائية المستقبلية والأشخاص والممتلكات على الأرض.
قال ديفيد بالمر ، عالم الفضاء في لوس ألاموس وعالم الاستشعار عن بعد ، إن حوالي 5000 قمر صناعي تحمل حمولات في المدار حول كوكبنا ، ولكن حوالي 2000 فقط نشطون ويتواصلون مع الأرض.
وقال "في الوقت الحالي ، عندما يتم إطلاق شيء ما - ويمكن أن يطلق الإطلاق 100 قمر صناعي أو أكثر - يتعين على المشغلين ومراقبي الفضاء تتبع كل قطعة من الأجهزة الفضائية التي يطلقها الصاروخ وتحديد أي قطعة على حدة". علوم حية
بالمر هو الباحث الرئيسي لمشروع تطوير نوع لوحة ترخيص إلكترونية للأقمار الصناعية. سيسمح هذا للمدارين ببث أصحابهم ومواقعهم طالما أنهم في الفضاء ، حتى بعد توقف القمر الصناعي عن العمل.
تعمل بالطاقة الذاتية والنبض بالليزر
يبلغ حجم لوحة الترخيص ما يقرب من حجم بلاط Scrabble ، وهو صغير بما يكفي لحمله حتى مكعبات صغيرة. يطلق على المعرف البصري منخفض الموارد للغاية ، أو ELROI ، وهو ينتج رمز تعريف فريدًا - رقم ترخيص القمر الصناعي - مع ليزر يومض 1000 مرة في الثانية. تُترجم الأنماط التي تم إنشاؤها بواسطة الومضات إلى رموز تسلسلية يمكن قراءتها بواسطة التلسكوبات على الأرض ، وتحديد مالك القمر الصناعي والإحداثيات.
نظرًا لأن ELROI تعمل بواسطة خليتها الشمسية الخاصة بها ، يمكنها الاستمرار في "التحدث" إلى الأرض بعد نهاية عمر القمر الصناعي. ولأن ELROI صغير وخفيف الوزن ولا يتطلب أي طاقة خارجية ، يمكن ربطه بسهولة بقطع أجهزة الفضاء التي لا تحتوي على أجهزة إرسال راديو ، مثل الصواريخ التي تطلق الأقمار الصناعية في الفضاء وتنتهي كخردة عائمة بحرية.
من خلال توفير بيانات قابلة للتتبع للأجسام الفردية في سحابة الحطام الفضائي المتزايدة باستمرار ، يمكن أن تلعب ELROI دورًا حاسمًا في تجنب التصادمات. وقال بالمر إنه يمكن أن يراقب حتى البث الإذاعي في الأقمار الصناعية العاملة ومشغلي التنبيهات عند انقطاع الاتصال.
وأضاف "إلى جانب وظيفة تحديد الهوية ، يمكن استخدامه أيضًا كوظيفة تشخيصية ذات نطاق ترددي منخفض. لذلك سيساعد ذلك أيضًا على تقليل كمية الأقمار الصناعية المكسورة في الفضاء". "إن تقنية لوحة الترخيص ليست سوى جزء من الحل - لكنها جزء مهم."
علم الصواريخ
عندما تطلق الصواريخ الأقمار الصناعية في المدار ، فإنها عادة ما تحرق كل وقودها دفعة واحدة. ومع ذلك ، قال نيك دالمان ، مهندس أبحاث لوس ألاموس ، لـ Live Science ، إن ملء الصواريخ بنوع من الوقود يمكن إعادة إشعاله بشكل متكرر يمكن أن يمنح مشغلي الأرض خيارًا آخر للحفاظ على الأقمار الصناعية آمنة من تحطم الفضاء.
قال دالمان ، رئيس مشروع لتطوير هذه الطريقة الجديدة: "ما نعمل عليه هنا في لوس ألاموس هو صنع صاروخ صلب حيث يمكنك تشغيله وإيقافه ثم إعادة تشغيله مرة أخرى". وأوضح أن القدرة على إعادة إشعال وقود الصاروخ حتى بعد أن يصل القمر الصناعي إلى المدار ، يمكن أن تمكن الأجهزة الفضائية من تغيير مسارها لتجنب الاصطدام المحتمل.
وقال دالمان "لقد نضجنا المفهوم الذي يكون فيه صاروخنا حمولة مدمجة في القمر الصناعي". "ربما ، بعد سنوات عديدة من انفصال القمر الصناعي عن المرحلة العليا لمركبة الإطلاق ، قد يُطلب من حمولتنا إجراء مناورة طارئة لتجنب الحطام المداري."
منذ الستينيات ، عرف العلماء أن الضغط السريع لغرفة الاحتراق في صاروخ يعمل بالوقود الصلب يمكن أن يطفئ الحرق بعد الاشتعال. كان التحدي بالنسبة لدالمان وزملائه هو إنشاء نظام إشعال يمكن إعادة استخدامه مقترنًا بآلية لفك ضغط غرفة الوقود بسرعة.
كان التحدي الآخر هو كيفية إعادة إشعال الوقود ، حيث يتم تدمير المشعلات عادةً بواسطة الحرق الأول. لحل ذلك ، قرر العلماء عدم استخدام مشعل الألعاب النارية التقليدية. وبدلاً من ذلك ، جربوا فصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين داخل غرفة الاحتراق ، ثم أشعلوهم باستخدام قطب كهربائي لتوليد شرارة. ثم أطفأ الباحثون الحرق من خلال تخفيف الضغط.
قال دالمان "لقد تمكنا من تطوير هذا إلى النقطة التي يمكننا من خلالها إجراء حروق متعددة بالتتابع في صاروخ صغير". وقال دالمان إن الخطوات التالية ستتضمن اختبارات في المدار ، "حيث سنجري عدة حروق على متن مكعبات".
