Boom! NASA, Raumschiff im Namen der Wissenschaft zu zerstören

Es wird daran gearbeitet, ein Raumfahrzeug zu schaffen, das nicht in den Weltraum geschleudert wird, sondern absichtlich auf dem Boden zerstört wird.

DebriSat ist ein 50 Kilo schwerer Satellit, der in Bezug auf seine Komponenten, verwendeten Materialien und Herstellungsverfahren ein Doppeltes für ein modernes Raumfahrzeug mit niedriger Erdumlaufbahn ist. Aber einmal hergestellt und getestet, ist DebriSat zum Scheitern verurteilt.

Das Raumfahrzeug wird das Ziel eines zukünftigen Hyper-Impakt-Experiments sein, um die physikalischen Eigenschaften von Trümmern zu untersuchen, die entstehen, wenn zwei Satelliten kollidieren.

NASA und das Space and Missile Systems Center der Air Force sind Co-Sponsoren von DebriSat. Das NASA Orbital Debris Program Office im Johnson Space Center in Houston leitet die Bemühungen. [Fotos: Weltraummüllbilder und Reinigungskonzepte]

Folgenabschätzung

Daten aus dem Abriss von DebriSat werden kurz- und langfristig wertvoll sein, sagte J. C. Liou vom Orbital Debris Program Office der NASA.

"Es wird erwartet, dass Kollisionsfragmente die zukünftige orbitale Trümmerumgebung dominieren", sagte Liou gegenüber ProfoundSpace.org. Daher sei ein High-Fidelity-Zerlegungsmodell, das das Ergebnis einer Satellitenkollision beschreibt - in Bezug auf Fragmentgröße, Masse, Flächen-zu-Masse-Verhältnis, Form und Zusammensetzungsverteilungen - für kurz- und langfristige Verlässlichkeit erforderlich Folgenabschätzung.

Diese Gutachten befassen sich mit Trümmern von nur 1 Millimeter für kritische Weltraumressourcen und für eine gute Definition der Umlaufbahn von Trümmern, sagte Liou. Einige der Verteilungen für "große" Fragmente können aus den Beobachtungen des U.S. Space Surveillance Network (SSN) erhalten werden. Die SSN-Daten sind jedoch auf 10 Zentimeter (4 Zoll) und größere Objekte beschränkt. "Laborbasierte Experimente sind notwendig, um Daten für kleinere Trümmer zu sammeln", sagte er.

Als modernes Satellitenziel soll die Zerstörung von DebriSat das Satelliten-Zerlegungsmodell der NASA verbessern.

Laborgestützte Aufpralltests

Liou wies darauf hin, dass das Department of Defense (DoD) und die NASA in der Vergangenheit einige Labortests durchgeführt haben. Eines der Schlüsselexperimente, das die Entwicklung der NASA- und DoD-Satellitenunterbrechungsmodelle unterstützt, wurde SOCIT genannt, kurz für die Satellite Orbital-Trümmercharakterisierungs-Impact-Test-Reihe.

In einem SOCIT-Bodenversuch im Jahr 1992 war das Ziel ein flügentechnischer Satellit der US Navy Transit, der in den 1960ern gebaut wurde. Aber das war damals, und das ist jetzt. Heutige Satelliten enthalten viele verschiedene Technologien und Materialien als Raumfahrzeuge, die vor über 40 Jahren entwickelt wurden.

"Da neue Materialien und neue Konstruktionstechniken für moderne Satelliten entwickelt werden, müssen zusätzliche laborbasierte Tests durchgeführt und die neuen Daten verwendet werden, um die Zerlegungsmodelle weiter zu verbessern", sagte Liou.

Integrität des zerstörerischen Ergebnisses

Ein Team der Universität von Florida entwirft und fertigt DebriSat für seinen späteren Untergang.

Um DebriSat zusammenzubringen, wurde in den letzten 15 Jahren eine umfassende Studie über Satellitengestaltungen und Missionen der unteren Erdumlaufbahn für Raumfahrzeuge von einem Kilogramm bis zu 5.000 Kilogramm (2.2 Pfund bis 11.023 Pfund) durchgeführt.

Diese Studie identifizierte moderne Trends in Hardware, Material und Konstruktionspraktiken, die in den letzten LEO-Missionen verwendet wurden. Während DebriSat ein technisches Modell ist, wird besonderes Augenmerk auf die Qualität, Art und Menge der Materialien gelegt, die bei der Herstellung verwendet werden, um die Integrität des destruktiven Ergebnisses zu gewährleisten.

Mit Ausnahme der Software werden alle anderen Aspekte der Integration, des Designs und der Montage des Satelliten nach den Angaben von Offiziellen, die an der Arbeit von DebriSat beteiligt sind, so streng sein wie die eines tatsächlichen Fluggeräts.

DebriSat soll nun Anfang 2014 einem Hypervelocity-Impact-Test unterzogen werden, sagte Norman Fitz-Coy, Associate Professor am Department of Mechanical and Aerospace Engineering und Direktor der Space Systems Group an der University of Florida in Gainesville. Er leitet das DebriSat-Team der Universität.

Arbeitsintensive Übung

Ein Hypervelocity-Impact-Test ist einer, bei dem die Menge an Energie, die während eines typischen Aufpralls zwischen zwei umkreisenden Satelliten erfahren wird, repliziert wird, sagte Fitz-Coy gegenüber ProfoundSpace.org. Der Test wird im Arnold Engineering Development Center der Air Force in Tennessee durchgeführt.

Wie viel Arbeit ist nötig, um herauszufinden, wie der Satellit auf die Auswirkungen reagierte?

"Wir kleben den Satelliten nicht wirklich zusammen", sagte Fitz-Coy. "Vielmehr charakterisieren wir - Größe, Form usw. - der Fragmente, die sich aus dem Aufprall ergeben. Dies ist eine arbeitsintensive Übung."

Der Liou der NASA sagte, dass die Experten der University of Florida nach dem Hypervelocity-Test Fragmente bis zu einer Größe von ungefähr 2 mm (0,08 Zoll) sammeln werden. Das ist ungefähr so ​​lange wie ein Nickel dick ist.

Die Abmessungen der resultierenden Fragmente werden dann einzeln gemessen. Diese Daten werden an die NASA und das Space and Missile Systems Center der Air Force geliefert.

Das NASA Orbital Debris Program Office wird die Bemühungen leiten, die Daten zu analysieren und die Informationen zu nutzen, um das Satelliten-Zerlegungsmodell zu verbessern, sagte Liou.

Leonard David berichtet seit mehr als fünf Jahrzehnten über die Weltraumindustrie. Er ist Gewinner des letztjährigen Preises des National Space Club Press und ehemaliger Chefredakteur der Magazine Ad Astra und Space World der National Space Society. Er schreibt seit 1999 für ProfoundSpace.org.