US Naval Research Laboratory (NRL) har fått ett amerikanskt patent på en lösning som kan förhindra att kommunikationssatelliter i omloppsbana runt jorden träffas av rymdskrot.

NRL:s Optical Orbital Debris Spotter kan upptäcka skräpobjekt i storlekar så små som cirka 0,01 centimeter. Den röda skivan illustrerar laserljusarket. Pilen representerar banan för ett passerande objekt genom ljusarket.
Bild: US Naval Research Laboratory

Antalet ”skräpobjekt” som cirkulerar runt jorden och som är mindre än en cm överstiger idag 100 miljoner, enligt NRL. En kollision med dessa föremål, som färdas med en hastighet på flera kilometer per sekund, kan orsaka allt från små skador till fullständiga katastrofer för de satelliter som färdas i Low Earth Orbit (LEO) och att många av dem är rutinmässigt svåra att upptäcka gör problemet än större.

Nu har US Naval Research Laboratory (NRL), Geospace Science and Technology Branch fått ett amerikanskt patent för en lösning som kan implementeras i att från stora satelliter eller små, så kallade nanosatellit-plattformar.

Det grundläggande konceptet för NLR:s lösning för att upptäcka orbitalt skräp är en detekteringssensor som skapar ett kontinuerligt ljusark genom användningen av en kollimerad ljuskälla, såsom en billig lågeffektlaser, och en konisk spegel. Huvudtanken med detta koncept är att bilda ett permanent upplyst ”ljusark” snarare än att skanna en stråle. Ett objekt detekteras genom att ljuset sprids när det passerar genom ljusarket. Delar av ljuset fångas in genom en vidvinkelkamera och kunskaper om ljusarkets geometri och vinklar samt ljuskällans placering kan skärningspunkten fastställas och kanske även ge information om skräpobjektets form och storlek.

Många studier om rymdskräp utförs idag genom att studera skadade satellitytor på satelliter som förts tillbaka till jorden efter månader eller år i omloppsbana. Detta nya, patenterade koncept kan, enligt NLR, åtminstone ge en liknande eller till och med bättre datauppsättning i nära realtid utan att behöva återsända satelliter tillbaka till jorden. Små, fristående sensorsystem, såsom optiska orbitala ”skräpspottrar”, skulle också kunna användas inuti ett skräpmoln för att ge in-situ-mätningar av skräptäthet, distribution och utveckling.

– Med hjälp av en dedikerad nanosatellit, eller CubeSat, kan systemet även användas för insamling av mer omfattande fältdata över skräpet. Att förlora en satellit någon gång under uppdraget, genom en dödlig kollision, kan anses vara en försvarlig risk i jämförelse med oddsen för att få exempellösa uppsättningar data med karakterisering och modellering av skräpfälten, säger Dr Christoph Englert, forskningsfysiker vid NRL.

Sensorkonceptet, som väger cirka två kilo och mäter cirka 10 x 10 x 20 cm kan, beroende på den konkreta implementationen, samla värdefull indata för modellering och förutsägelser om små skräpbitar men en storlek ner till 0,01 cm. Dessa data kan sedan införlivas i globala rymdspårningsverktyg såsom Space Surveillance Network (SSN), NASA: s Orbital Debris Engineering Model (ORDEM) och ESA:s Optical Ground Station.

LEO är den region i rymden som befinner sig inom 2000 kilometer från jordens yta. Det är det mest koncentrerade området med orbitalt skräp. U.S. Strategic Command (USSTRATCOM) uppskattar att sedan lanseringen av Sputnik 1957, mer än 39.000 konstgjorda föremål katalogiseras, av vilka många sedan har återinträtt i atmosfären. För närvarande följer det gemensamma Space Operations Center (JSpOC), som ansvarar för att upprätthålla Space Surveillance Network (SSN)-systemet, mer än 16.000 föremål med omloppsbana runt jorden. Runt fem procent av dessa är fungerande nyttolaster eller satelliter, åtta procent är raketdelar, och cirka 87 procent är skräp och/eller inaktiva satelliter.
Bild: US Strategic Command, Joint Space Operations Center

Filed under: Utländsk Teknik