Μετά από εξήντα χρόνια διαστημικών γραφείων που στέλνουν πύραυλους, δορυφόρους και άλλες αποστολές σε τροχιά, τα διαστημικά συντρίμμια έχουν γίνει όλο και πιο ανησυχητικά. Όχι μόνο υπάρχουν μεγάλα κομμάτια σκουπιδιών που θα μπορούσαν να βγάλουν ένα διαστημικό σκάφος με ένα μόνο χτύπημα, αλλά υπάρχουν επίσης αμέτρητα μικροσκοπικά κομμάτια συντριμμιών που ταξιδεύουν με πολύ υψηλές ταχύτητες. Αυτά τα συντρίμμια αποτελούν σοβαρή απειλή για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), τους ενεργούς δορυφόρους και τις μελλοντικές αποστολές σε τροχιά.
Για το λόγο αυτό, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος επιδιώκει να αναπτύξει καλύτερη θωράκιση θραυσμάτων για το ISS και τις μελλοντικές γενιές διαστημοπλοίων. Αυτό το έργο, το οποίο υποστηρίζεται μέσω του Γενικού Προγράμματος Τεχνολογίας Υποστήριξης της ESA, πραγματοποίησε πρόσφατα δοκιμές βαλλιστικών στοιχείων που εξέτασαν την αποτελεσματικότητα των νέων πλαστικοποιημένων μεταλλικών ινών (FMLs), τα οποία ενδέχεται να αντικαταστήσουν την θωράκιση αλουμινίου τα επόμενα χρόνια.
Για να το σπάσει, οποιαδήποτε και όλες οι τροχιακές αποστολές - είτε πρόκειται για δορυφόρους είτε για διαστημικούς σταθμούς - πρέπει να προετοιμαστούν για τον κίνδυνο συγκρούσεων υψηλής ταχύτητας με μικροσκοπικά αντικείμενα. Αυτό περιλαμβάνει την πιθανότητα σύγκρουσης με ανθρώπινα διαστημικά σκουπίδια, αλλά επίσης περιλαμβάνει τον κίνδυνο βλάβης μικρο-μετεωροειδών αντικειμένων (MMOD). Αυτά είναι ιδιαίτερα απειλητικά κατά τη διάρκεια έντονων εποχιακών ρευμάτων μετεωροειδών, όπως τα Leonids.
Ενώ μεγαλύτερα κομμάτια τροχιακών υπολειμμάτων - από 5 cm (2 ίντσες) έως 1 μέτρο (1,09 γιάρδες) σε διάμετρο - παρακολουθούνται τακτικά από τη NASA και το Γραφείο Διαστημικών Συντριμμάτων της ESA, τα μικρότερα κομμάτια είναι μη ανιχνεύσιμα - γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα απειλητικά. Για να επιδεινωθούν τα πράγματα, οι συγκρούσεις μεταξύ κομματιών συντριμμιών μπορούν να προκαλέσουν περισσότερους σχηματισμούς, ένα φαινόμενο γνωστό ως Kessler Effect.
Και δεδομένου ότι η παρουσία της ανθρωπότητας Near-Earth Orbit (NEO) αυξάνεται μόνο, με χιλιάδες δορυφόρους, διαστημικούς βιότοπους και αποστολές πληρώματος να προγραμματίζονται για τις επόμενες δεκαετίες, αυξανόμενα επίπεδα τροχιακών συντριμμιών συνεπώς αυξάνουν τον κίνδυνο. Όπως εξήγησε ο μηχανικός Andreas Tesch:
«Τέτοια συντρίμμια μπορεί να είναι πολύ επιβλαβή λόγω της υψηλής ταχύτητας πρόσκρουσης πολλαπλών χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Μεγαλύτερα κομμάτια συντριμμιών μπορούν τουλάχιστον να παρακολουθούνται έτσι ώστε μεγάλα διαστημικά σκάφη όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός να μπορούν να απομακρυνθούν, αλλά κομμάτια μικρότερα από 1 cm είναι δύσκολο να εντοπιστούν χρησιμοποιώντας ραντάρ - και οι μικρότεροι δορυφόροι έχουν γενικά λιγότερες ευκαιρίες για να αποφύγουν τη σύγκρουση "
Για να δούμε πώς η νέα τους θωράκιση θα μπορούσε να αντέξει στα συντρίμμια του διαστήματος, μια ομάδα ερευνητών του ESA πραγματοποίησε πρόσφατα μια δοκιμή όπου μια σφαίρα αλουμινίου διαμέτρου 2,8 mm πυροβολήθηκε σε δείγμα ασπίδας διαστημικού σκάφους - τα αποτελέσματα της οποίας μαγνητοσκοπήθηκαν από κάμερα υψηλής ταχύτητας . Σε αυτό το μέγεθος, και με ταχύτητα 7 km / s, η σφαίρα προσομοίωσε αποτελεσματικά την ενέργεια κρούσης που θα είχε ένα μικρό κομμάτι συντριμμιών σαν να έρθει σε επαφή με το ISS.
Όπως εξήγησε ο ερευνητής Benoit Bonvoisin σε πρόσφατο δελτίο τύπου της ESA:
«Χρησιμοποιήσαμε ένα όπλο αερίου στο Γερμανικό Ινστιτούτο Fraunhofer για Δυναμική Υψηλής Ταχύτητας για να δοκιμάσουμε ένα νέο υλικό που εξετάζεται για την προστασία του διαστημικού σκάφους από διαστημικά συντρίμμια. Το πρόγραμμά μας εξετάζει διάφορα είδη «ελασμάτων από μέταλλο ινών» που παράγονται για εμάς από την GTM Structures, τα οποία είναι αρκετά λεπτά μεταλλικά στρώματα που συνδέονται με σύνθετο υλικό. »
Όπως μπορείτε να δείτε από το βίντεο (αναρτήθηκε παραπάνω), η συμπαγής σφαίρα αλουμινίου διεισδύει στην ασπίδα, αλλά στη συνέχεια διαλύθηκε σε ένα δοχείο θραυσμάτων και ατμών, τα οποία είναι πολύ πιο εύκολο για την επόμενη στρώση πανοπλίας να συλλάβει ή να εκτρέψει. Αυτή είναι η συνήθης πρακτική όταν ασχολείστε με τα διαστημικά συντρίμμια και το MMOD, όπου πολλαπλές ασπίδες είναι στρωμένες μαζί για να προσροφηθούν και να συλλάβουν την πρόσκρουση έτσι ώστε να μην διεισδύσει στο κύτος.
Μια κοινή παραλλαγή αυτού είναι γνωστή ως «ασπίδα Whipple», η οποία αρχικά σχεδιάστηκε για να προστατεύει από τη σκόνη του κομήτη. Αυτή η θωράκιση αποτελείται από δύο στρώματα, έναν προφυλακτήρα και ένα πίσω τοίχωμα, με αμοιβαία απόσταση 10 έως 30 cm (3,93 έως 11,8 ίντσες). Σε αυτήν την περίπτωση, το FML, το οποίο παράγεται για το ESA από την GTM Structures BV (μια εταιρεία αεροδιαστημικής με έδρα την Ολλανδία), αποτελείται από πολλά λεπτά μεταλλικά στρώματα που συνδέονται μαζί με ένα σύνθετο υλικό.
Με βάση αυτήν την τελευταία δοκιμή, το FML φαίνεται να είναι κατάλληλο για την πρόληψη ζημιών στο ISS και στους μελλοντικούς διαστημικούς σταθμούς. Όπως έδειξε ο Benoit, αυτός και οι συνάδελφοί του πρέπει τώρα να δοκιμάσουν αυτήν την ασπίδα σε άλλους τύπους τροχιακών αποστολών. «Το επόμενο βήμα θα ήταν να εκτελέσουμε επίδειξη σε τροχιά σε ένα CubeSat, να αξιολογήσουμε την αποτελεσματικότητα αυτών των FML στο τροχιακό περιβάλλον», είπε.
Και φροντίστε να απολαύσετε αυτό το βίντεο από το Orbital Debris Office της ESA:
