Képzelje el magát, mint egy űrhajós, aki tudományos kísérleteket végez és tömeg lenyűgöző műrepülőt végez. Mission Control rádiók, amelyeket az űrállomás minden alkalmazottjának evakuálnia kell a mentõjármûvekhez, mert egy darab halálos ûrhasználatot vezet az utad felé.
Ez a forgatókönyv nem sci-fi. 2011 júniusában Space Magazine arról számoltak be, hogy „a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén lévő hat legénység tagjának megkérdezték, hogy menjenek el két orosz Szojuz űrhajóban”. Amint több műhold eléri élettartamának végét, annál több űrhajó-veszélyhelyzet lép fel az űrben és a földön, kétségtelenül kevésbé kellemes eredményekkel. Fiatal űrkutató társadalmunk eddig szerencsés volt: az ISS képes volt megszabadulni az űrhajóktól, és az eső, ellenőrizetlen műholdak szerencsére estek az óceánokba. De egy nap a szerencsénk elfogy.
Van azonban remény. Egy új cikk Orbitális törmelék eltávolítása lézerekkel Az arXiv közzétett közleménye javasolja egy nagy teljesítményű impulzusos lézerrendszer használatát a Földről, hogy plazmafúvókákat hozzon létre az űrtörmelék darabjaira, enyhén lelassítsák őket, okozva újbóli belépését és megégését a légkörben, vagy az óceánba esést.
Claude Phipps és csapata a Photonic Associates nevű csúcstechnikai társaságból vázolták a Laser Orbital Debris Removal (LODR) nevű módszerüket, amely 15 éves lézer technológiát használ, amely ma már könnyen elérhető.
A csoport felismerte, hogy „az űrben a harmincöt éves rossz háztartás több százezer darab űrhajó hulladékot hozott létre, amelyek egy cm-nél nagyobbek voltak az… alacsony földi pályán (LEO)”. Lehet, hogy ezek nem tűnnek nagy tárgyaknak, de a dinamit energia sűrűségének köszönhetően még egy nagy festékréteg is komoly károkat okozhat.
A törmelék eltávolítása sürgõs feladat, mivel a jelenleg az űrben található hulladék mennyisége „elszabadult ütközéses lépcsõn” jár, és tárgyak ütköznek egymással, és még több törmeléket hoznak létre.
A plazma sugárhajtómű létrehozása mellett vannak más megoldások is, ám ezek kevésbé hatékonyak és drágábbak is. Lézerrel lehet tárgyat porként őrölni, de ez ellenőrizetlen olvadt spray-t hoz létre, ami a problémát súlyosbítja.
A tárgy megmászása vagy a keringő készlet csatlakoztatása mindkettő eredményes lehet. Sajnos sok üzemanyagot igényelnek, mivel fel kell gyorsítani az objektum elkapását, ami drágább megoldást eredményez - kb. 27 millió dollár tárgyonként. Végül van egy nukleáris lehetőség: gáz, köd vagy légzsák engedése a tárgyak lelassításához, de ez mind az operatív, mind a nem működő űrhajókat érinti.
Papírokban Phipps és csapata azt állítja, hogy a legjobb megoldás az, ha néhány másodperces hosszú plazmafúvókával lézeres lézerrel eltávolítják az űrhajlatot, csupán 1 millió dollárba kerül egy nagy tárgyonként és néhány ezer a kis tárgyaknál. Ezenkívül a kisebb tárgyakat csak egy pályára lehet keringtetni, és egy nap alatt „167 különféle tárgyat lehet megcélozni (lézerrel megütni), így 4,9 év telik el a légkör újbóli belépéséig”.
Mind a 167 tárgyat gondosan nyomon kell követni, hogy a rosszabb helyzethez ne változtassák a végzet útját; azonban a rendszer felhasználható az űrhajók körüli pályák beállítására. Ennek ellenére az űrlapi hulladékok nyomon követésének jelenlegi szintje nem megfelelő az LODR végrehajtásához, ám kettős előnye van a könnyebb eltávolításnak és a jobb elkerülésnek a törmelékkövetés javításával. A jobb követés ezután lehetővé teszi az újbóli belépési pont és a pálya módosítását az LODR-rel, ha szükséges.
Hogyan módosíthatja a lézer fényének kitolása egy pályát? Noha a lézer nem robbantja fel a törmeléket a levegőből, az orbitális mechanika jellege miatt mégis hatásos.
Képzeljen el egy kockatartót, amelyet alacsony magasságban, tökéletesen kör alakú pályára kell dobni. A nagyteljesítményű lézer csapja és a képződött plazma sugárhajtómű kihúzná a kockát, távolabb a Földtől (magasságban) és elliptikusabb pályára.
Ez szörnyű ötletnek tűnik az idő alatt, amikor a kockatest magasabb tengerszint feletti magasságot tölt, de mivel félkör alakú, alacsonyabb magasságban ragaszkodik a légkörhöz, mivel az ellipszist a lézerrel történő beállítás miatt eltekercseli. Mivel az alacsony magasság nagyobb húzódásnak felel meg, a cubesat lelassul, és egy alacsonyabb pályára lép. Ez az oka annak, hogy az erősen elliptikus pályákat transzfer-pályáknak nevezzük, mivel azok megváltoztatják a sávokat az űr autópályáján. Most, amikor az átviteli pálya befejeződött, a cubesat elég lelassult, így pályáját már nem lehet elérni a cubesat segítségével. A kubák ezután esik ki az égből.
Az LODR kutatásának húsa a légkörrel foglalkozik, mivel a lézer nem fókuszálhat, ha a légköri turbulenciát nem veszik figyelembe. A LODR bonyolult, mivel a légkör turbulenciája olyan torzulásokat idéz elő, mint amilyeneket egy forró nyári napon egy út felett látsz, vagy hasonlókat, amelyeket üvegpalackon át nézve lát. Ez a komplikáció kiegészíti a célok eléréséhez szükséges előző célzást, csakúgy, mint az előző célzásnak, hogy egy futó játékosnak eljusson a Dodgeball-ba.
Kétféle módon lehet megszakítani a turbulenciát. Először is, a lézer világíthat a légkör ismert helyén, izgatva a nátrium-atomokat ezen a helyen. Ismerve e pont magasságát az égen, a rendszer ekkor hajlíthatja a tükröző tükröt, hogy pillanatra pillanatra fókuszáljon. Ezután szabadon tüzet okozhat.
A második módszer egy fáziskonjugátum (PC) tükör (más néven retroflektor) használata, amely automatikusan visszavonhatja a turbulenciát azáltal, hogy fényt küld, aki fázisváltozása megfordult. Vagyis egy "ellentétesen torzított" lézersugarat küld vissza, amelynek torzítását a légkör nem éles lézernyalábot hozza létre.
A LODR nem ezüstgolyó. Vezetékes arról számol be, hogy "egy ilyen projekt legfontosabb kritikája a nemzetközi közösség részéről érkezik, amely attól tarthat, hogy egy elég erős lézert katonai célokra lehet használni, például ellenséges műholdak becsapására". Vezetékes majd interjút készített Kesslerrel; A NASA korábbi, az Orbital Debris Research vezető tudósa, aki az érintett politika miatt „érkezéskor minden lézeres javaslat halott”. Phipps azonban megerősíti Vezetékeshogy "Ha megkapjuk a megfelelő nemzetközi együttműködést, senki sem hitte el, hogy a lézer fegyver a juh ruházatában."
Még mindig vannak megoldatlan problémák, amint azt Kessler rámutat, ha egy űrobjektum rossz részébe ütne, katasztrofális eredményekkel járna. "Lehet, hogy megüti a műholdak rossz részét, vagy eléggé elpárologhat, hogy felrobbanjon." Ennek ellenére a tárgy alapos vizsgálata elkerülheti a veszélyeket.
