Śmieci kosmiczne

 

Przyszła sieć śledzenia kosmicznych śmieci na pełną skalę. Źródło: ESA

Pierwsze laserowe wykrywanie śmieci kosmicznych wykonane… w świetle dziennym

Nowa technika może okazać się potężnym narzędziem w walce o zmniejszenie ilości kosmicznych śmieci.

W miarę jak era kosmiczna dobiega do siódmej dekady, kosmiczne śmieci rosną wykładniczo. Większość tych szczątków znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) i obejmuje zarówno wyrzucone człony rakietowe wielkości autobusu i niedziałające satelity, jak i maleńkie fragmenty wielkości milimetra.

Stłoczenie na orbicie: wizualizacja kosmicznych śmieci. Źródło: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

Oczywiście znajomość dokładnego położenia i orbity tych fragmentów ma zasadnicze znaczenie dla operacji w LEO. Na przykład Międzynarodowa Stacja Kosmiczna musi rutynowo wykonywać manewry omijania śmieci (DAM), aby uniknąć zbliżających się odłamków, a załoga często wtedy siedzi wewnątrz kapsuł ratunkowych. Nowa era sieci satelitów komunikacyjnych zainicjowana przez SpaceX Starlink również zwiększy ich ilość w nadchodzących latach.

Jedna z istniejących technik śledzenia, zwana odległością laserową, umożliwia agencjom kosmicznym precyzyjne modelowanie orbity danego obiektu poprzez odbijanie od niego wiązki laserowej wysłanej ze stacji naziemnej i mierzenie czasu powrotu. Chociaż skuteczna, technika ta ma zasadniczą wadę: działa tylko wtedy, gdy satelity są widoczne.

Ten dylemat jest znany astronomom amatorom i obserwatorom satelitów. Wyjdź na dwór o zmierzchu lub o świcie i obserwuj niebo przez kilka minut, a prawdopodobnie zobaczysz satelitę (lub, co bardziej prawdopodobne, odrzucony człon rakiety), wyglądający jak wędrująca „gwiazda” poruszająca się cicho po niebie. Świecą z powodu odbitego światła słonecznego, dzięki czemu są widoczne również dla zautomatyzowanych systemów śledzenia. Problem w tym, że to okno widoczności jest wąskie i ogranicza się do świtu i zmierzchu. W nocy satelity znajdują się tam w ciemności cienia Ziemi. Natomiast w ciągu dnia są zalane blaskiem Słońca na tle błękitnego nieba.

Ostatnie badanie z Instytutu Badań Kosmicznych (IWF) w Graz, Austria, prezentują nową technikę do odnajdywania objektów ... w ciągu dnia. IWF niedawno przetestował tę metodę przy użyciu teleskopów na stacji laserowej Graz Lustbühel we współpracy ze współautorami badań Timem Flohrerem i Beatriz Jilete w Biurze Odpadów Kosmicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej z siedzibą w Darmstadt w Niemczech. Technika wykorzystuje kombinację filtrów światła spoglądających na określoną długość fali, co zwiększa kontrast obiektu docelowego na orbicie względem ciemnoniebieskiego tła nieba.

Zakres laserowy ze stacji laserowej Graz Lustbühel. Źródło : A. Ocram / Wikimedia Commons

„Do wizualnych obserwacji śmieci kosmicznych wykorzystano fale o długości powyżej około 700 nanometrów” - powiedział Michael Steindorfer (Austriacka Akademia Nauk) dla Universe Today . - "Obserwacje wizualne są konieczne do wstępnego wycentrowania celu z powodu niedokładnych prognoz orbity.”

W badaniu z powodzeniem śledzono 40 obiektów w ciągu dnia przy użyciu tej nowej techniki. 

 „Spodziewamy się, że ta metoda znacznie wydłuży czas obserwacji śmieci w najbliższej przyszłości” - mówi Steindorfer w niedawnym komunikacie prasowym. - "Ostatecznie oznacza to, że dokładniej poznamy populację śmieci, co pozwoli nam lepiej chronić europejską infrastrukturę kosmiczną”.

Zasięg laserowy do śledzenia satelitarnego stał się dostępny dla naukowców dopiero w ciągu ostatnich kilku lat, a nowa metoda śledzenia dziennego umożliwiła znaczne rozszerzenie tej możliwości. Teraz następnym krokiem jest przetestowanie możliwości w optycznej stacji śledzenia naziemnej ESA, zlokalizowanej na Wyspach Kanaryjskich u wybrzeży Maroka.

Satelitarna optyczna stacja naziemna (OGS) ESA na Wyspach Kanaryjskich. ESA / Austriacka Akademia Nauk

Można się zastanawiać, czy mogłoby to potencjalnie otworzyć nowe królestwo „astronomii dziennej” i czy ta technologia mogłaby przeniknąć do sektora amatorskiego.

„W zasadzie ta technika może być użyta do wykrywania obiektów przypominających punkty o określonej jasności” - powiedział Steindorfer w wywiadzie dla Universe Today - .„Będzie jednak ograniczony pod względem dokładności celowania Twojego modelu mocowania teleskopu”.

Śmieci kosmiczne mogą budzić coraz większe obawy, ale ta nowa metoda poszerzy naszą zdolność do kontrolowania sytuacji… i być może wkrótce astronomia i śledzenie satelitarne nie zakończy się o wschodzie słońca.