Представете си себе си като астронавт, извършващ научни експерименти и зашеметяваща пилотажна пилотажа. Мисии за контрол на мисията, че целият персонал на космическата станция трябва да се евакуира към спасителните превозни средства, защото парче смъртоносни космически отломки се насочва по пътя ви.
Този сценарий не е научна фантастика. През юни 2011 г. Космическо списание съобщава, че "на шестима членове на екипажа на борда на Международната космическа станция е казано да се приютяват в ... два руски космически кораба" Союз "." Докато повече спътници достигнат края на експлоатационния си живот, ще има повече космически нежелани ситуации в космоса и на земята, без съмнение с по-малко приятни резултати. Нашето младо общество за космически далекогледи е имало късмет досега: МКС е успял да се освободи от космическите боклуци, а падналите неконтролирани спътници са с благодарност паднаха в океаните. Но един ден късметът ни ще изтече.
Има надежда обаче. Нова хартия със заглавие Премахване на орбитални отломки с лазери публикувана на arXiv предлага използването на високомощна импулсна лазерна система от Земята за създаване на плазмени струи върху парчета космически отломки, забавяйки ги леко, карайки ги да влязат отново и да изгорят в атмосферата или да попаднат в океана.
Клод Пиппс и неговият екип от високотехнологична компания, наречена Photonic Associates, очертаха своя метод, наречен лазерно отстраняване на орбитални отломки (LODR), който използва 15-годишна лазерна технология, която сега е лесно достъпна.
Екипът призна, че „тридесет и пет години лошо стопанство в космоса са създали няколкостотин хиляди космически отломки, по-големи от един см в… ниската земна орбита (LEO)”. Те може да не изглеждат като големи предмети, но с енергийната плътност на динамита, дори голям чип с боя може да причини големи щети.
Премахването на отломки е неотложна задача, тъй като количеството отломки, които в момента са в космоса, представлява „бягство от сблъсък на каскада“, като предмети се сблъскват помежду си, създавайки още повече парчета отломки.
Има и други решения освен създаването на плазмена струя, но те са склонни да бъдат както по-малко ефективни, така и по-скъпи. Лазер може да се използва за смилане на обект в прах, но това би създало неконтролируем разтопен спрей, което ще влоши проблема.
Сграбването на обекта или прикачването на дебитовиден комплект може да бъде ефективно. За съжаление, те изискват много гориво поради необходимостта да се ускори, за да се хване обекта, което води до по-скъпо решение - около 27 милиона долара на обект. И накрая, има ядрената възможност за освобождаване на газ, мъгла или аерогел за забавяне на обектите, но това би повлияло както на оперативни, така и на неоперативни космически кораби.
В своята статия Пиппс и неговият екип казват, че премахването на космически боклуци чрез създаване на струя плазма с дължина от няколко секунди с лазер е най-доброто решение, струващо само 1 милион долара за премахнат голям обект и няколко хиляди за малки обекти. Освен това по-малките предмети могат да бъдат дебитирани в орбита само в една орбита и съзвездие от „167 различни обекта може да бъде адресирано (ударено с лазер) за един ден, което дава 4,9 години да влязат отново в атмосферата.
Всички 167 обекта трябва внимателно да бъдат проследени, за да не променят своите пътища на обреченост към по-лошо; обаче е възможно системата да се използва за регулиране на орбитите на космически боклуци. Въпреки това, настоящите нива на проследяване на космическите отпадъци не са адекватни за прилагане на LODR, но има двойно предимство от по-лесното отстраняване и по-доброто избягване с подобряване на проследяването на отпадъците. По-доброто проследяване ще позволи по-добър контрол на точката на повторно влизане и изменение на орбитата с LODR, ако е необходимо.
Как може светлинен тласък от лазер да промени орбитата? Докато лазерът не взривява отпадъците от въздуха, той все още е ефективен поради естеството на орбиталната механика.
Представете си кубисат, който трябва да бъде изхвърлен на малка надморска височина, идеално кръгла орбита. Кранът от мощен лазер и генерираната плазмена струя биха изтласкали кубезата навън, по-далеч от Земята (по-голяма надморска височина) и в по-елиптична орбита.
Това може да изглежда като ужасна идея по времето, когато кубисатът прекарва на по-голяма надморска височина, но тъй като идва на половин кръг, той клипва атмосферата на по-малка надморска височина, тъй като елипсата е изкривена поради корекции от лазера. Тъй като ниската надморска височина съответства на повече влачене, кубисатът се забавя и се заключва в по-ниска орбита. Ето защо силно елиптичните орбити се наричат трансферни орбити, тъй като те сменят платна по магистралата на космоса. Сега, когато орбитата на прехвърляне е завършена, кубесатът е достатъчно забавен, така че орбитата му вече не може да бъде постигната от кубезата. След това кубисатът пада от небето.
Месото на изследванията за LODR се занимава с атмосферата, тъй като лазерът може да се разфокусира, ако атмосферната турбулентност не бъде адресирана. LODR е сложен, защото турбуленцията в атмосферата причинява изкривявания като тези, които виждате над път през горещ летен ден или като тези, които виждате, когато гледате през стъклена бутилка. Това усложнение е в допълнение към стремежа напред, необходим за удряне на целта, точно както насочването напред, необходимо за удара на бягащ играч в доджбол.
Има два начина за отмяна на турбуленцията. Първо, човек може да свети лазер на известно място в атмосферата, вълнувайки натриевите атоми на това място. Знаейки височината на тази точка в небето, системата може след това да огъва отразяващото огледало, за да приведе точката във фокус точка по миг. След това може да стреля свободно.
Вторият начин включва използването на огледало за фазово свързване (PC), иначе известно като ретрофлектор, което може автоматично да отмени турбулентността, като изпрати светлина, която фазовото изменение е обърната. Тоест ще изпрати обратно "противоположно изкривен" лазерен лъч, чието изкривяване не се извършва от атмосферата, създавайки остър лазерен лъч.
LODR не е сребърен куршум. Wired съобщава, че „основната критика на подобен проект ще дойде от международната общност, която може да се опасява, че достатъчно мощен лазер може да бъде използван за военни цели като удари на вражески спътници.“ Wired след това проведе интервю с Кеслер; Бившият учен на НАСА за изследване на орбиталните отломки, който каза, че поради политиката, "всяко предложение за лазер е мъртво при пристигането си." Въпреки това, Phipps твърди Wiredче „Ако получим правилното международно сътрудничество, никой не би повярвал, че лазерът е оръжие в овчарско облекло.“
Все още има неадресирани проблеми, както посочва Кеслер, ударът в грешната част на космически обект би имал катастрофални резултати. „Може да ударите грешната част на спътника или да изпарите достатъчно, за да може да избухне.“ Въпреки това внимателното проучване на обекта би могло да избегне всяка опасност.
