TKS gali gauti kosminių nuolaužų naikinimui skirtą lazerinę patranką

Iš šios koncepcijos galėtų rastis lazeriu šaudantis palydovas, galintis atsikratyti didelės dalies Žemės orbitoje skriejančių, didžiausią nerimą keliančių kosminių atliekų.

NASA tyrimai rodo, kad žemojoje Žemės orbitoje skrieja beveik 3 000 tonų nuolaužų, tarp kurių atitarnavę palydovai, raketų korpusai ir dalys, bei mažos didesnių objektų susidūrimų nuolaužos. Net varžto dydžio atliekos smūgis gali sukelti katastrofiškus palydovų pažeidimus, kadangi lekia maždaug 36 000 km/h greičiu.

Kosminių atliekų problema auga, nes į kosmosą kyla vis daugiau palydovų ir erdvėlaivių. Be to, dideli atliekų gabalai nuo susidūrimų gali sukurti smulkesnių fragmentų spiečius, ir šie fragmentai tada gali trenktis į kitus orbitoje skriejančius objektus, taip sukeldami grandininę naikinimo reakciją.

Dauguma erdvėlaivių, taip pat ir TKS, gali atlaikyti mažesnių, nei 1 centimetras objektų smūgius atitinkamu skydu. Tačiau antžeminiai radarai ir kompiuterių modeliai rodo, kad dabar apie Žemę skrieja daugiau, nei 700 000 nuolaužų, didesnių nei 1 cm. Nors didesnius nei 10 cm objektus astronomai gali pastebėti, nuo 1 iki 10 cm objektų išsisukti daug sunkiau.

Dabar tyrėjai siūlo, kad Extreme Universe Space Observatory (EUSO), planuojamas įrengti TKS Japonijos modulyje 2017, galėtų padėti orbitiniam kompleksui aptikti pavojingas nuolaužas. Kuriamu galingu lazeriu tas kosmines atliekas būtų galima nuleisti.

„EUSO teleskopas, iš pradžių skirtas komsinių spindulių aptikimui, galėtų būti panaudotas šiame naudingame projekte,“ sakė tyrimo vadovas Toshikazu Ebisuzaki, astrofizikas ir RIKEN (Rikagaku Kenkyūsho) kompiuterinės astrofizikos laboratorijos Wako, Japonijoje mokslo vadovas.

EUSO iš pradžių buvo skirtas aptikti ultravioletinę šviesą, atsirandančią iš itin aukštos energijos kosminių spindulių, kai šie patenka į atmosferą naktį. Mokslininkai pamanė, kad platus jo apžvalgos kampas ir galinga optika taip pat galėtų padėti aptikti šalia TKS dideliu greičiu lekiančias nuolaužas.

Tyrėjai siūlo, kad EUSO aptikus artėjančias kosmines nuolaužas, koherentiško stiprinimo tinklo (Coherent Amplification Network – CAN) lazeris galėtų nuolaužas numušti. CAN lazeris susideda iš daugelio drauge veikiančių mažų lazerių, taip sukuriančių galingą vieną žybsnį. Šis įrenginys dabar kuriamas dalelių įgreitinimui atomų greitintuvuose.

Mokslininkai panaudotų lazerį nuolaužų plono paviršinio sluoksnio išgarinimui. Atsirandanti greitai plintanti plazma veiktų kaip raketinis varikliukas, stumtelintis nuolaužą žemyn ir tolyn nuo TKS, kad ši galiausiai sudegtų Žemės atmosferoje.

Sistema būtų apginkluota 100 000 W ultravioletiniu CAN lazeriu, per sekundę galinčiu sukurti 10 000 impulsų, trunkančių po dešimtadalį nanosekundės. Tyrėjai sako, kad ši sistema galėtų valyti nuolaužas 100 km spinduliu, o jos lazeriui reikėtų maždaug 8 kilogramų ličio jonų baterijos.

Mokslininkai planuoja sistemos mažą koncepcijos patikrinimo versiją įrengti TKS. Joje būtų miniatiūrinė EUSO versija ir prototipinis 10 W ultravioletinis CAN lazeris, šaudantis 100 pulsų per sekundę. RIKEN atstovas pažymėjo, kad mini-EUSO teleskopas patvirtintas kaip TKS projektas ir gali ten atsidurti 2017 ar 2018 m., bet lazerių sistema tabėra dar nepagaminta koncepcija.

Jei koncepcinė ir viso dydžio sistemos versija bus sėkmingos, mokslininkai siūlo sukurti palydovą, skirtą vien šiai kosminių nuolaužų šaudymo užduočiai. Jie siūlo, kad palydovas turėtų suktis orbitoje virš abiejų Žemės ašigalių, nes taip būtų galima šaudyti virš visos planetos, ir būtų apginkluotas 500 000 W ultravioletiniu CAN lazeriu, galinčiu atlikti 50 000 pulsų per sekundę. Jų vertinimu, taip būtų galima numušti vieną nuolaužą kas penkias minutes, arba po 100 000 kosmoso atliekų kasmet.

Didžioji dalis atliekų susitelkusi ~800 km aukštyje. Tyrėjai svarsto, kad kosminių atliekų šalinimui skirtas palydovas galėtų pradėti nuo 1000 km aukščio orbitos ir palengva leistis 10 km per mėnesį greičiu. po 50 mėnesių jis būtų pašalinęs daugumą labiausiai nerimą keliančių atliekų, skriejančių aukštyje nuo 1000 iki 500 km).

„Pagaliau galime turėti būdą kaip atsikratyti sparčiai gausėjančių ir veiklai kosmose grasinančių kosminių atliekų keliamo galvasopio,“ Ebisuzaki sakė pranešime.

„Didžiausia kliūtis – finansavimas,“ pridūrė Ebisuzaki. „Žinoma, yra šiokių tokių techninių iššūkių, bet pagrindinė problema yra finansavimo gavimas tyrimams ir paleidimui.“

Charles Q. Choi
www.space.com