Se for deg deg selv som en astronaut som utfører vitenskapelige eksperimenter og publikumsvennlig aerobatikk. Mission Control-radioer som alt romstasjonspersonell skal evakuere til redningskjøretøyene fordi et stykke dødelig romrester er på vei.
Dette scenariet er ikke science fiction. I juni 2011 Space Magazine rapporterte at “seks besetningsmedlemmer ombord den internasjonale romstasjonen fikk beskjed om å ta ly i… to russiske Soyuz-romfartøyer.” Etter hvert som flere satellitter når slutten av sine operative liv, vil det være flere romskrot-nødsituasjoner i verdensrommet og på bakken, uten tvil med mindre hyggelige resultater. Vårt unike romfartssamfunn har vært heldig så langt: ISS har vært i stand til å styre unna romskran, og fallende, ukontrollerte satellitter har heldigvis falt i havene. Men en dag blir lykken vår tom.
Det er imidlertid håp. Et nytt papir med tittelen Fjerne orbitale avfall med lasere publisert på arXiv foreslår å bruke et pulserende lasersystem med høy kraft fra jorden for å lage plasma-jetfly på deler av romrester, noe som bremser dem litt og får dem til å komme inn igjen og brenne opp i atmosfæren eller falle i havet.
Claude Phipps og teamet hans fra et høyteknologisk selskap som heter Photonic Associates, skisserte metoden sin, kalt Laser Orbital Debris Removal (LODR) som bruker 15 år gammel laserteknologi som nå er lett tilgjengelig.
Teamet anerkjente at "trettifem år med dårlig husholdning i verdensrommet har skapt flere hundre tusen deler av rusk som er større enn en cm i ... low Earth orbit (LEO) bandet." Disse kan ikke virke som store gjenstander, men med energitettheten til dynamitt kan til og med en stor malingsbrikke forårsake store skader.
Å fjerne rusk er en presserende oppgave fordi mengden av rusk som for tiden er i rommet, utgjør "løpende kollisjonerende kaskadering," med gjenstander som kolliderer med hverandre, og skaper enda flere deler av rusk.
Det er andre løsninger foruten å lage en plasma jet, men de har en tendens til å være både mindre effektive og dyrere. En laser kan brukes til å slipe ned en gjenstand i støv, men dette ville skape en ukontrollerbar smeltet spray, noe som gjør problemet verre.
Det kan være effektivt å ta tak i gjenstanden eller feste et de-orbiting kit. Dessverre krever de mye drivstoff på grunn av behovet for å akselerere for å fange gjenstanden, noe som fører til mer en mer kostbar løsning - omtrent $ 27 millioner per objekt. Endelig er det det kjernefysiske alternativet å frigjøre en gass, tåke eller airgel for å bremse gjenstander, men dette vil påvirke både operativt og ikke-operativt romfartøy.
I papiret sitt sier Phipps og teamet at det å fjerne plass søppel ved å lage en plasma-stråle på noen sekunder med en laser er den beste løsningen, og koster bare 1 million dollar per stor gjenstand fjernet og noen tusen for små gjenstander. Videre kan mindre gjenstander omgås i bare en bane, og en konstellasjon av “167 forskjellige objekter kan adresseres (treffes med en laser) på en dag, noe som gir 4,9 år å komme inn igjen” i atmosfæren.
Alle 167 gjenstander må nøye spores for ikke å endre sine dødsveier til det verre; det er imidlertid mulig å bruke systemet til å justere baner i mellomrommet. Når det er sagt, er dagens nivåer av sporing av romrester ikke tilstrekkelig til å implementere LODR, men det er en dobbel fordel med enklere fjerning og bedre unngåelse med forbedret sporing av rusk. Bedre sporing vil da muliggjøre bedre kontroll av gjeninngangspunktet og omløpsmodifisering med LODR, om nødvendig.
Hvordan kan et lystrykk fra en laser endre en bane? Selv om laseren ikke sprenger søppel ut av luften, er den fremdeles effektiv på grunn av banemekanikkens natur.
Se for deg en kubikkplate som må kastes i en lav høyde, perfekt sirkulær bane. Kranen fra en høyt drevet laser og plasma-strålen som ble generert ville skyve kuben ut, lenger borte fra Jorden (høyere i høyden) og inn i en mer elliptisk bane.
Dette kan virke som en fryktelig idé i løpet av tiden cubesat tilbringer i større høyde, men når det kommer halv sirkel, klemmer det atmosfæren i lavere høyde siden ellipsen er skjev på grunn av justeringer av laseren. Siden en lav høyde tilsvarer mer dra, bremser kuben og går i en lavere bane. Dette er grunnen til at svært elliptiske baner kalles overføringsbaner, da de skifter kjørefelt på riksveien. Når overføringsbanen er fullført, blir cubesat nok bremset slik at dens bane ikke lenger kan oppnås av cubesat. Cubesatten faller deretter ut av himmelen.
Kjøttet til forskningen for LODR omhandler atmosfæren da laseren kan bli ufokusert hvis den atmosfæriske turbulensen ikke blir adressert. LODR er komplisert fordi uroen i atmosfæren forårsaker forvrengninger som de du ser over en vei på en varm sommerdag eller som de du ser når du ser gjennom en glassflaske. Denne komplikasjonen kommer i tillegg til det sikte som er nødvendig for å treffe et mål, akkurat som målet som er foran for å treffe en løpende spiller i dodgeball.
Det er to måter å avbryte turbulens på. Først kan man skinne en laser på et kjent sted i atmosfæren, spennende natriumatomene på det stedet. Når du kjenner høyden til denne prikken på himmelen, kan systemet deretter bøye det reflekterende speilet for å bringe prikken i fokus øyeblikk for øyeblikk. Den kan da skyte fritt.
En annen måte innebærer bruk av et Phase Conjugate (PC) speil, ellers kjent som en retroflector, som automatisk kan angre turbulens ved å sende lys hvem som er fasevariasjon har blitt reversert. Det vil si at den vil sende tilbake en "motsatt forvrengt" laserstråle hvis forvrengning ikke gjøres av atmosfæren og skaper en skarp laserstråle.
LODR er ikke en sølvkule. Wired rapporterer at "hovedkritikken mot et slikt prosjekt vil komme fra det internasjonale samfunnet, som kan frykte at en kraftig laser kan brukes til militære formål som å slå fiendens satellitter." Wired deretter gjennomført et intervju med Kessler; NASAs tidligere seniorforsker for Orbital Debris Research som sa på grunn av politikken som er involvert, "ethvert laserforslag er død ved ankomst." Imidlertid hevder Phipps Wiredat "Hvis vi får riktig internasjonalt samarbeid, ville ingen tro at laseren er et våpen i fåreklær."
Det er fremdeles uadresserte problemer, som Kessler påpeker, hvis det å ramme feil del av et romobjekt ville ha katastrofale resultater. "Du kan treffe feil del av en satellitt eller kunne fordampe nok til at den eksploderer." Til tross for dette kunne nøye undersøkelser av gjenstanden unngå fare.
