Hogyan védekeznek az ISS és más műholdak az űrszemét ellen?

Azóta, hogy az első műholdat az űrbe küldték, bizonyos nem szándékos következmények azzal fenyegetnek, hogy kisiklik az ember a kozmosz felfedezését. Ezek közül a legjelentősebb az űrszemét kérdése. Az elindított új műholdaknak az űrszeméteket a pályájukba kell illeszteniük, hogy megakadályozzák a tragikus baleseteket. Ezek az apró részecskék rendkívül nagy sebességgel mozognak-nagyságrendekkel gyorsabban, mint a leggyorsabb támadó puska golyók!

A műholdak egyre növekvő száma az űrbe minden évben nagyobb mennyiségű űrszemétet jelent. A hosszú távú küldetéseknek, mint például a Nemzetközi Űrállomásnak (ISS), folyamatosan figyelniük kell, mielőtt bármilyen katasztrofális ütközés bekövetkezne.

Most nézzük meg az ISS-en és más műholdakon végrehajtott intézkedéseket ennek a súlyos problémának a kezelésére. Az Űrszemét Veszélye
Az űrszemét apró, szilárd tömegekre utal, mind az ember által készített, mind a természetes, amelyek alacsony Föld körüli pályán (LEO) a Föld közelében maradnak. Méretük néhány mikrométertől több tucat hüvelykig változik. Becslések szerint több mint 100 millió mikrométer méretű törmelék kering a Földön, körülbelül 100 millió darab 1 mm vagy annál nagyobb, 500 000 darab márvány (~1 cm) méretű, 23 000 darab pedig softball méretű. Ezek a darabok 15.700 mi/h (25266.7 km/h) sebességgel és gyorsabban mozognak. A kontextus szempontjából az AK-47 orrsebessége körülbelül 1,588 mi/h (2555,6 km/h), a golyó átmérője pedig 7,62 mm. így egyértelmű, hogy az űrszemét egzisztenciális veszélyt jelent a műholdakra és az őket lakó emberekre.
Sőt, 1978-ban, egy, a NASA tudósa, Donald J. Kessler, megjósolta, hogy túl kritikus küszöböt, a törmelék-koncentráció a LEO, egy újabb ütközés létre egy lépcsőzetes hatás, ami miatt exponenciálisan több törmelék jönne létre, ami a teljes inoperability valamint a rendelkezésre álló Rendőrök a keringő űrhajó.

Űrszemét Védelem
Lehetetlen 100% – os hatékonysággal megvédeni az űrszeméteket, mivel ezeknek a daraboknak több száz milliója van az űrben. A legtöbb túl kicsi ahhoz, hogy nyomon lehessen követni. A NASA 10 cm-es vagy annál nagyobb tárgyakat nyomoz, mivel nagyobb méretük lehetővé teszi a mérést és a megfigyelést.

A lövedék méretétől és sebességétől függően három veszélyességi szint létezik. A védelmi intézkedések a nagy tárgyak (10 cm-nél nagyobb méretű, nagy fenyegetési potenciállal rendelkező) orbitális manőverezésétől az ütközési pajzsokig terjednek, amelyek elnyelik a kisebb, kevésbé veszélyes tárgyak (1 cm-nél kisebbek) hatását.

Orbitális Manőverek
Az orbitális manőverezés a műhold pályájának szándékos megváltoztatására utal az ütközés elkerülése érdekében. Ennek legegyszerűbb módja a rakétaerősítők kikapcsolása, ha a műhold rendelkezik velük. Az ISS, 30 mi, hogyan védik az ISS és más műholdak az űrszemét ellen?, Science ABC 30 mi, hogyan véd az ISS és más műholdak az űrszemét ellen?, Science ABC 2.5 mi rács az űrben jön létre, az űrhajó a központban. A 10 cm-es vagy annál nagyobb objektumokat nyomon követik, pályáikat feltérképezik. Ha az objektum véletlenül beszivárog az ISS térbeli rácsába, akkor egy Törmelékelkerülési manőver indul.

Kiszámítják az ütközés valószínűségét. Ha a valószínűség meghaladja az 1/100 000-et (>0.00001), akkor manőver indul, de csak akkor, ha nem veszélyezteti a misszió céljait. Ha a valószínűség nagyobb,mint 1/10 000 (>0,0001), akkor manőver indul, kivéve, ha a legénység fenyegetését a manőver növeli. A hajtóművek tüzelnek, hogy elegendő kinetikus energiát biztosítsanak az Űrállomásnak, hogy elkerüljék a tárgyat a közeli térben. Miután az objektum elhaladt, újraindítják a manővereket az eredeti pályára. Ahogy a neve is sugallja, a Whipple pajzs egy fizikai akadály, amely megvédi a törmelék ütközését egy 1 cm-es vagy annál kisebb méretű objektummal. A pajzs feltalálója, Fred Whipple nevét viseli. Ez egy kétlépcsős védelmi rendszer. Az első egy 0,26 cm vastag alumíniumötvözetből készült lökhárító pajzs, amely térnek van kitéve. Elnyeli az ütközés nagy részét, ami az objektum még kisebb darabokra törését eredményezi. A második szakasz maga az űrhajó fala, amelyet úgy terveztek, hogy ellenálljon a jelentősen gyengített részecskék ütközésének. A lökhárító pajzs és az űrhajó fala között is van némi tér, az úgynevezett 10,2 cm-es távolság.

Töltött Whipple Pajzs
Ez egy egyszerű frissítés az előző pajzstervhez képest, ahol a legkülső réteg és a legbelső űrszonda fala között töltőréteg kerül bevezetésre. A legkülső lökhárító 0,15 cm vastag alumíniumötvözet. A legkülső lökhárító és a töltelék közötti távolság 5,1 cm.

A töltelék két rétegből áll:a legkülső pajzs felé néző kerámia réteg, majd megfelelő szakítószilárdságú polimer, például Kevlar. A töltőréteget az űrhajó fala követi, ismét 5,1 cm-rel elválasztva. Két réteg jelenléte az űrhajó fala előtt jelentősen csökkenti az űrhajóval való érintkezés kockázatát, ami az ideális forgatókönyv.

Hálós Ostorpajzs
Ahogy a neve is sugallja, a legkülső réteg ez a kialakítás áll alumínium háló (nagyon finom crisscrossing szálak alumínium), amely elnyeli a kezdeti hatást, és megtöri a törmeléket finomabb részecskék, amelyeket aztán megállt a töltelék réteg mögött.

Utolsó Szó
A törmelékvédelem egy többlépcsős rendszerből áll, amelyet úgy terveztek, hogy az objektumokat a károsodási potenciálnak megfelelően ellássa. A nagy részecskék (>10 cm) legmegfelelőbb módja az orbitális manőverezés. A közepes méretű részecskék esetében a hatás folyamata a detektálhatóságtól függ. Ha elég korán észlelik őket, akkor egy orbitális manővert indítanak, az ütközés valószínűségétől és a misszió céljainak teljesítésétől függően. Ha nem észlelik őket, akkor túl kicsik ahhoz, hogy végzetes veszélyt jelentsenek az űrhajóra, ezért különböző szerkezetű és kialakítású ütközési pajzsokat alkalmaznak, attól függően, hogy milyen régiót védenek, valamint annak valószínűsége, hogy ütközést tapasztalnak a pályán.

Vélemény, hozzászólás?