Winziger Weltraum-Trümmer-Detektor wird diese Woche zur Station fliegen

Wie viele winzige Trümmerteile schleudern die Internationale Raumstation Tag für Tag? Ein neues Experiment, das diese Woche in den Orbit gebracht wird, wird es herausfinden.

Der Space-Debris-Sensor der NASA soll am Dienstag (12. Dezember) an Bord einer SpaceX Dragon-Frachtkapsel starten. Der Sensor ist so konzipiert, dass er Daten über Mikrometeoroide und Bruchstücke von Weltraumteilchen sammelt, von denen jedes etwa die Größe eines Sandkorns hat - viel zu klein, um vom Boden aus verfolgt zu werden. Der Sensor zeigt an, wie häufig diese Materialstücke mit der Station kollidieren, wie schnell sie sich bewegen, wenn sie treffen und in welche Richtung sie kommen.

Während ein paar Sandkörner, die ein Fenster bedecken, keine Gefahr auf der Erde darstellen, können selbst winzige Weltraumsplitter im Orbit gefährlich sein. Diese Objekte bewegen sich typischerweise mit Geschwindigkeiten zwischen 6,2 und 8,6 Meilen pro Sekunde (10 bis 14 Kilometer pro Sekunde) durch den Weltraum, nach Joseph Hamilton, Hauptforscher für den Space Debris Sensor bei der NASA. Das bedeutet, dass die Teilchen genug Energie tragen, um Satelliten zu beschädigen oder kleine Risse an den Fenstern der Raumstation zu hinterlassen. [Space Junk Clean Up: 7 wilde Wege zur Zerstörung von Orbitalschutt]

"Wir achten genau auf das Risiko, das mit Trümmern verbunden ist", sagte Hamilton während einer Telefonkonferenz am 29. November.

Die Begriffe "Weltraummüll" und "Weltraumschrott" beziehen sich auf unbenutzte Objekte und Materialien, die die Erde umkreisen; Dies kann verfallene Satelliten und viel kleinere Trümmerstücke aus Kollisionen im Weltraum umfassen, normalerweise zwischen Satelliten oder Satelliten und Raketen. Bei sehr kleinen Objekten hängt der Effekt einer Kollision von vielen Faktoren ab, wie der Geschwindigkeit und der Dichte des Objekts, sagte Hamilton, aber diese Auswirkungen können die Sicherheit der Astronauten gefährden, selbst wenn sie die Station selbst nicht durchdringen.

"Selbst kleine Trümmer mit einem Durchmesser von weniger als einem Millimeter können beispielsweise einen Handlauf beeinflussen und einen Krater mit scharfen Kanten bilden", sagte Hamilton. Wenn ein Astronaut während eines Weltraumspaziergangs nach diesem Handlauf greift, könnte die scharfe Kante seinen Raumanzug beschädigen.

Ein dreischichtiges System

Der Weltraummüll-Sensor ist ein flaches Quadrat, etwa 3,3 Fuß auf jeder Seite (1 Quadratmeter) und etwa 20 Zentimeter (8 Zoll) dick. Es wird an die Außenseite der Columbus External Payload Facility angeschlossen und soll mindestens zwei Jahre lang funktionieren, sagte Hamilton. Es werde den Forschern helfen, Modelle zu bauen, die vorhersagen, wie oft ein Satellit oder eine Raumstation von winzigen Materialstücken gehämmert wird, sagte er.

Das Instrument besteht aus drei Schichten; die ersten beiden sind weich, so dass Objekte sie durchdringen können. Durch das Messen der Zeit, die das Objekt benötigt, um von der ersten Schicht zur zweiten Schicht zu gelangen, kann das Instrument die Geschwindigkeit des Objekts bestimmen, sagte Hamilton während der Telekonferenz.

Die Schichten bestehen aus einem Material, das einen elektrischen Strom führen kann, so dass eine Störung des Stromes zeigt, dass ein Objekt das Material passiert hat. Diese Information kann dann in Echtzeit an den Boden gesendet werden. Die dritte, stabilere Schicht stoppt das Objekt und misst die Energie in der Kollision.

Insgesamt kann der Sensor Wissenschaftlern die Größe, Dichte und Geschwindigkeit eines aufprallenden Objekts mitteilen. Das Instrument wird auch zeigen, ob das Objekt ein Mikrometeoroid ist, das aus dem Weltraum kommt oder ein Stück Weltraummüll, das den Planeten umkreist, sowie ob das Objekt in einer kreisförmigen oder elliptischen Umlaufbahn war.

Der Sensor kann Teile von Weltraummüll erkennen, die weniger als 1 mm (0,039 Zoll) breit sind. Die kleinsten Objekte, die das Gerät erkennen kann, sind 0,0019 Zoll (0,05 mm) breit. Bodensensoren können Trümmerstücke erkennen, die größer als etwa 4 Zoll (10 cm) sind.

Während Hamilton sagte, dass "Staubdetektoren" zuvor in den Weltraum geflogen sind, um kleine Trümmerteile zu untersuchen, ist dies das erste Instrument, "das all diese Arten von Techniken kombiniert, um diese Art von Informationen zu erhalten".