Warum ein Kampfflugzeug "ruhig" testet Supersonic Booms Over Texas f├╝r die NASA

Laser auf dem Boden könnten verwendet werden, um Trümmer in die Umlaufbahn zu schubsen, was dazu beitragen könnte, gefährlichen Weltraummüll von Satelliten und Raumfahrzeugen wegzubewegen, vermuten Wissenschaftler, die mit der NASA arbeiten.

Weltraummüll klingt vielleicht nicht besonders bedrohlich, bis man erkennt, dass diese Objekte in einer erdnahen Umlaufbahn typischerweise etwa 7,5 Kilometer pro Sekunde oder fast 17.000 Meilen pro Stunde erreichen ", sagte der Physiker James Mason, ein NASA-Vertragsforscher an der Universität Space Research Association. "Um dies in die richtige Perspektive zu rücken, hat ein 1-Unzen-Bruchstück, das sich mit dieser Geschwindigkeit bewegt, ungefähr die gleiche kinetische Energie wie ein 2-Tonnen-Auto, das mit 60 Meilen pro Stunde fährt."

Das Problem, dass Trümmerposen sich verschlimmern, wenn Kollisionen noch mehr Trümmer hervorbringen und schließlich den Weltraum mit Hochgeschwindigkeitssplittern überfluten, ein Szenario, das nach dem NASA-Wissenschaftler Donald Kessler, der es 1978 vorausgesagt hatte, "Kessler-Syndrom" genannt wurde.

"Die Kollision zwischen einem aktiven Iridium-Satellitensatelliten vom Februar 2009 und einem nicht mehr funktionierenden russischen Kosmos-Wettersatelliten war das erste Beispiel für einen aktiven Satelliten, der bei einer zufälligen Kollision katastrophal zerstört wurde", sagte Mason. "Kollisionen wie diese wurden 1978 von Kessler vorhergesagt und er sagte voraus, dass, wenn die Anzahl von Trümmern in bestimmten Umlaufbahnen hoch genug würde, es eine Kaskadenfolge von Kollisionen geben würde, die schließlich ganze Umlaufbahnen unbrauchbar machen könnten." [Worst Space Debris Ereignisse aller Zeiten]

Diese außer Kontrolle geratene Kaskade von Zerstörung ist wahrscheinlich bereits in einigen Umlaufbahnen um die Erde wirksam, fügte er hinzu.

"Laut NASA's Orbital Debris Program Office haben wir diese kritische Dichte von Objekten in der erdnahen Umlaufbahn bei einer Höhe von etwa 900 bis 1000 Kilometern (560 bis 620 Meilen) überschritten", sagte Mason. "Selbst ohne neue Starts und mit der verantwortungsvollen Entsorgung von toten Satelliten oder Raketen nach der Mission sagen ihre Modelle voraus, dass die Bevölkerung in dieser Region weiter wachsen wird."

Zapping Weltraummüll

Eine Reihe von Vorschlägen wurde veröffentlicht, um diesen Müll zu bereinigen, wie zum Beispiel mit großen Objekten wie Raketenkörpern zu rennen und sie auf der Erde zurück zu treiben. Solche Missionen wären jedoch komplex und teuer.

Anstatt in den Weltraum zu gehen, um Müll zu beseitigen, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, auf dem Boden zu bleiben und es mit Lasern zu zappen.

Eine 1996 von der NASA genannte Studie namens Project ORION, die von der US-Luftwaffe mitfinanziert wurde, schlug vor, mit leistungsfähigen Strahlen Oberflächenmaterial auf Targets zu verdampfen, um genügend Rückstoß zu erzeugen, um es auf der Erde zu treiben. Das Problem besteht natürlich darin, dass solche Laser als Waffen gesehen werden können, die andere Weltraumnationen bedrohen.

Jetzt empfehlen Mason und seine Kollegen vom NASA Ames Center und von der Stanford University viel weniger leistungsfähige und weit billigere Laser, die Trümmer stoßen können, ohne sie zu beschädigen.

Wie Laser Weltraummüll bewegen

Licht kann einen Schub auf Materie ausüben, eine Tatsache, die Wissenschaftler genutzt haben, um Sonnensegel zu entwickeln, die im Sonnenlicht durch den Weltraum fliegen können. Die Forscher vermuten, dass ein handelsüblicher Laser mittlerer Leistung mit einem Strahl von 5 bis 10 Kilowatt, der ständig auf ein Stück Trümmer fokussiert ist, funktionieren könnte, etwa an einem Plateau-Observatorium in der Antarktis.

Als Beispiel betrachteten sie ein echtes mittelgroßes Trümmerstück - ASTRO-F, eine abgeworfene Linsenkappe mit einer Breite von 31 Zoll (80 Zentimeter) und 11 Pfund (5 Kilogramm) vom japanischen Akari-Teleskop auf einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn ungefähr 434 Meilen (700 Kilometer) in der Höhe. Ein Laser von PLATO, der innerhalb von zwei Tagen etwa zwei Stunden lang auf dieses Stück Schrott schien, konnte ihn aus einer gefährlichen Umlaufbahn entfernen.

"Dies ist wirklich ein einzigartiger Ansatz für das Problem", sagte Mason zu ProfoundSpace.org. "Die meisten früheren Arbeiten konzentrierten sich auf das Entfernen von Trümmern, was eine komplexere und kostspieligere Angelegenheit ist. Wir haben lediglich vorgeschlagen, Kollisionen von Fall zu Fall zu verhindern und zu ermöglichen, dass die Trümmer auf natürliche Weise weiter zerfallen atmosphärischer Widerstand. "

"Es wird mehr Forschung erfordern, um dies zu bestätigen, aber wir vermuten, dass, wenn dies für genug Trümmergegenstände getan wird, es in der Lage sein könnte, die Population zu stabilisieren und das Kessler-Syndrom zu verlangsamen", fügte er hinzu.

Lasertests benötigt

Der 5-Kilowatt-Laser würde etwa 800.000 Dollar kosten, und ein einzelnes Gerät könnte wahrscheinlich etwa 10 Objekte pro Tag erfassen. Die Wissenschaftler stellen jedoch fest, dass die tatsächlichen Kosten eines Betriebssystems, einschließlich des Teleskops, wahrscheinlich mehrere zehn Millionen Dollar betragen würden.

Es ist möglich, diese Idee unter Verwendung vorhandener Funktionen, wie etwa der Starfire Optical Range auf der Kirtland Air Force Base, nahezu kostenlos zu demonstrieren. Die Forscher betonen, dass jedes System aufgrund der offensichtlichen Auswirkungen des Weltraumkriegs als internationale Kollaboration durchgeführt werden sollte. [7 Sci-Fi-Waffen von morgen heute]

"Die Hauptfrage, die beantwortet werden muss, ist, was ist der langfristige Effekt auf die gesamte Trümmersituation?" Mason sagte: "Wir müssen Populationsmodelle erstellen, um zu bestimmen, ob das System wirklich ausreicht, um das Kessler-Syndrom zu stoppen oder zu verlangsamen. Wir hoffen, in Zukunft mit Kollegen bei der NASA eng zusammenarbeiten zu können, um die Effekte zu modellieren."

Die Wissenschaftler stellen fest, dass dieses System dazu verwendet werden könnte, mehr als nur Müll anzustoßen - sie könnten speziell entworfene Satelliten antreiben, was ihnen hilft, Gewicht auf Treibstoff zu sparen. In Bezug darauf, ob diese Nudges das Potential für den Einsatz in der Weltraumkriegsführung haben oder nicht, "im Allgemeinen ist die Kraft für große Objekte wie Satelliten zu klein, um die Umlaufbahn signifikant zu beeinflussen", sagte Mason.

Die Wissenschaftler stellten ihre Ergebnisse am 9. März online in einem Papier vor, das Advances in Space Research vorgelegt wurde.