Etter seksti år med romfartsbyråer som sendte raketter, satellitter og andre oppdrag til bane, har romrester blitt noe av en økende bekymring. Ikke bare er det store biter med søppel som kan ta ut et romfartøy i en enkelt hit, men det er også utallige bittesmå stykker av avfall som reiser i svært høye hastigheter. Dette rusk utgjør en alvorlig trussel mot den internasjonale romstasjonen (ISS), aktive satellitter og fremtidige besetningsoppdrag i bane.
Av den grunn ser European Space Agency etter å utvikle bedre avfallsskjerming for ISS og fremtidige generasjoner av romfartøy. Dette prosjektet, som støttes gjennom ESAs generelle støtteteknologiprogram, gjennomførte nylig ballistiske tester som så på effektiviteten til nye fibermetallaminater (FML), som kan erstatte aluminiumsskjerming de kommende årene.
For å bryte det ned, må alle baneroppdrag - det være seg satellitter eller romstasjoner - være forberedt på risikoen for høyhastighetskollisjoner med bittesmå gjenstander. Dette inkluderer muligheten for å kollidere med menneskeskapt romskrot, men inkluderer også risikoen for skade på mikro-meteoroid gjenstander (MMOD). Disse er spesielt truende under intense sesongmessige meteoroidstrømmer, for eksempel Leonidene.
Mens større stykker orbital rusk - fra 5 cm (1 tommer) til 1 meter (1,09 meter) i diameter - blir regelmessig overvåket av NASA og og ESAs Space Debris Office, er de mindre bitene ikke påviselige - noe som gjør dem spesielt truende. For å gjøre vondt verre, kan kollisjoner mellom deler av rusk føre til at det dannes mer, et fenomen kjent som Kessler-effekten.
Og siden menneskehetens tilstedeværelse Near-Earth Orbit (NEO) bare øker, med tusenvis av satellitter, romhabitater og besetningsoppdrag planlagt for de kommende tiårene, utgjør derfor økende nivåer av orbital rusk en økende risiko. Som ingeniør Andreas Tesch forklarte:
“Slike rusk kan være veldig skadelige på grunn av deres høye slaghastigheter på flere kilometer i sekundet. Større rester av rusk kan i det minste spores slik at store romskip som den internasjonale romstasjonen kan bevege seg ut av veien, men stykker mindre enn 1 cm er vanskelige å få øye på ved hjelp av radar - og mindre satellitter har generelt færre muligheter til å unngå kollisjon .”
For å se hvordan deres nye skjerming ville holde opp mot romrester, gjennomførte et team av ESA-forskere nylig en test der en aluminiumkule med en diameter på 2,8 mm ble avfyrt mot en prøve av romskipskjoldet - hvis resultat ble filmet av et høyhastighetskamera . I denne størrelsen, og med en hastighet på 7 km / s, simulerte kulen effektivt den imponerende energien som et lite stykke rusk ville ha som om den kom i kontakt med ISS.
Som forsker Benoit Bonvoisin forklarte i en fersk ESAs pressemelding:
"Vi brukte en bensinpistol på Tysklands Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics for å teste et nytt materiale som ble vurdert for å skjerme romfartøyer mot romrester. Prosjektet vårt har undersøkt forskjellige typer ‘fibermetallaminater’ produsert for oss av GTM Structures, som er flere tynne metalllag bundet sammen med komposittmateriale. ”
Som du kan se fra videoen (lagt ut over), penetrerte den solide aluminiumskulen skjoldet, men brøt deretter sammen til en boks med fragmenter og damp, noe som er mye lettere for neste lag med rustning å fange eller avlede. Dette er standard praksis når du arbeider med romrester og MMOD, der flere skjold er lagdelt sammen for å adsorbere og fange støtet slik at det ikke trenger inn i skroget.
En vanlig variant av dette er kjent som ‘Whipple shield’, som opprinnelig ble utviklet for å verne mot kometstøv. Denne skjermingen består av to lag, en støtfanger og en bakvegg, med en gjensidig avstand på 10 til 30 cm (3,93 til 11,8 tommer). I dette tilfellet består FML, som er produsert for ESA av GTM Structures BV (et Nederlandsk-basert luftfartsselskap), av flere tynne metalllag bundet sammen med et sammensatt materiale.
Basert på denne siste testen ser FML ut til å være godt egnet til å forhindre skade på ISS og fremtidige romstasjoner. Som Benoit antydet, trenger han og kollegene nå å teste denne skjermingen på andre typer orbitale oppdrag. "Det neste trinnet ville være å utføre demonstrasjon i bane i en CubeSat, for å vurdere effektiviteten til disse FML-ene i omløpsmiljøet," sa han.
Og husk å glede deg over denne videoen fra ESAs Orbital Debris Office:
