Az új érzékelők és pajzsok célja, hogy megvédjék az űrhajókat a törmeléktől
Az elvitel: Az alacsony Föld körüli pályán keringő műholdakat egyre nagyobb törmelék fenyegeti, és a vállalatok új módszereket fejlesztenek ki a becsapódások észlelésére és ellenállására. Az új érzékelők segíthetnek az üzemeltetőknek többet megtudni a műholdakat károsító vagy megmagyarázhatatlan hibákat okozó csapásokról. Ugyanakkor a vállalatok és a kutatók olyan könnyebb pajzsokat tesztelnek, amelyek jobb védelmet nyújthatnak anélkül, hogy nagyobb súlyt adnának.
Az Odin Space, egy Santa Ana-i (Kaliforniai) székhelyű cég megkezdte a műholdak számára készült rezgésérzékelőkkel felszerelt ragasztócsíkok értékesítését. A csíkokat úgy tervezték, hogy rögzítsék a becsapódásokat, és segítsenek a kezelőknek felmérni a csapás méretét és erejét.
Az adatok megoldást jelenthetnek a kisműholdas piac egy állandó problémájára. Egy 2021-es tanulmány kimutatta, hogy körülbelül minden ötödik kis műhold leállítja a működését az indítást követő egy éven belül. Az üzemeltetők nem ismerik a hibák nagyjából 60%-ának okát. A törmelék becsapódása az egyik lehetséges magyarázat, de az űrhajók gyakran kevés bizonyítékot szolgáltatnak a történtekre.
Ez a bizonytalanság egyre fontosabbá válik, ahogy a pályán lévő törmelék mennyisége nő. Az Európai Űrügynökség szerint 2017 óta több mint kétszeresére nőtt az ember által előállított anyagok mennyisége a pályán. Alacsony Föld körüli pályán a törmelék körülbelül hét kilométer/másodperc sebességgel haladhat. Ennél a sebességnél még a kis töredékek is károsíthatják az elektronikát, kilyukaszthatják a külső alkatrészeket vagy letilthatják a műholdat.
Az alumínium továbbra is az űrhajók védelmének standard anyaga. Sok műhold alumínium méhsejt szerkezetekkel megerősített alumínium paneleket használ. A kialakítás viszonylag könnyű, de korlátozott védelmet nyújt a nagy sebességű ütközések ellen.
Egy robusztusabb lehetőség a Whipple shield. Vékony külső lökhárítót használ, néhány centiméterrel a főpajzs előtt. A külső réteg feltöri a bejövő tárgyat, mielőtt az elérné a fő falat, csökkentve az ütközés erejét. A megközelítés hatékony, de növeli a tömeget és helyet foglal, ami mindkét műholdépítő fő korlát.
Az Atomic-6, az Atlanta melletti cég egy Space Armor nevű alternatívát fejleszt. A cég nem hozta nyilvánosságra, hogy milyen anyagokat használtak fel a kompozit csempékhez, amelyek nagyjából kéznagyságúak, 2,5 centiméter vastagok, és körülbelül annyit nyomnak, mint egy iPhone.
A tesztelés során a csempék megállították a 7,2 kilométer/másodperc sebességgel száguldó borsóméretű alumínium lövedékeket. Trevor Smith, az Atomic-6 vezérigazgatója azt mondta a The Economistnak, hogy az anyag nem termel repeszdarabokat úgy, ahogy azt egy hagyományos pajzs képes. Azt mondta, a fémtörmeléket elpárologtatja és felszívja a csempe.
Más csoportok meglévő anyagok kombinációival dolgoznak. A golyóálló felszerelésekben és a Nemzetközi Űrállomáson használt kevlár kombinálható a Nextel szőtt kerámia anyaggal. A kombináció könnyebb pajzsot biztosíthat a kisebb, olcsóbb űrhajók számára.
Az olaszországi Padovai Egyetem kutatói 3D nyomtatással készítenek kísérleti pajzsokat alumíniumból, kevlárból és szénszál-erősítésű gyantából. A nyomtatási folyamat lehetővé teszi számukra, hogy üregeket építsenek be a szerkezetbe. Lorenzo Olivieri és kollégái azt mondják, hogy az üregek szakaszonként széttörhetik a bejövő lövedéket, hasonlóan egy Whipple-pajzshoz.
A NASA az alumíniumhabot is tesztelte árnyékoló anyagként. A hab kis üregek hálózatát tartalmazza a fémen belül. A tesztelés során a valamivel több mint 6 milliméter vastag alumíniumhab réteggel ellátott pajzs hasonló védelmet nyújtott, mint a hagyományos Whipple pajzs, amely kétszer akkora tömegű.
A helyes megközelítés attól függ, hogy hol működik a műhold. A törmelék fémdarabokat, műanyagokat, festékfoltokat és természetes kőzeteket tartalmazhat, és a keverék pályánként változik. Rannveig Marie Faergestad, a Thales Alenia Space árnyékolástervezője azt mondta, hogy az ezekről a körülményekről való jobb információ segít a mérnököknek kiválasztani a megfelelő anyagokat és pajzsterveket.
Az ütközésérzékelők precízebbé tehetik ezt a folyamatot. A tényleges ütközésekre vonatkozó adatok gyűjtésével a műholdak üzemeltetői és gyártói világosabb képet kaphatnak az űrhajójukkal szembesülő törmelékkockázatokról.