Noii senzori și scuturi urmăresc să protejeze navele spațiale de resturi
La pachet: Sateliții de pe orbita joasă a Pământului se confruntă cu o amenințare tot mai mare din cauza deșeurilor, iar companiile dezvoltă noi modalități de a detecta și de a rezista impacturilor. Noii senzori ar putea ajuta operatorii să învețe mai multe despre loviturile care deteriorează sateliții sau provoacă defecțiuni inexplicabile. În același timp, companiile și cercetătorii testează scuturi mai ușoare care ar putea oferi o protecție mai bună fără a adăuga atât de multă greutate.
Odin Space, o companie din Santa Ana, California, a început să vândă benzi adezive echipate cu senzori de vibrații pentru sateliți. Benzile sunt concepute pentru a înregistra impacturile și pentru a ajuta operatorii să evalueze dimensiunea și forța unei lovituri.
Datele ar putea aborda o problemă persistentă pe piața sateliților mici. Un studiu din 2021 a constatat că aproximativ unul din cinci sateliți mici nu mai funcționează într-un an de la lansare. Operatorii nu cunosc cauza a aproximativ 60% dintre aceste defecțiuni. Impacturile cu resturi sunt o posibilă explicație, dar navele spațiale oferă adesea puține dovezi ale ceea ce s-a întâmplat.
Această incertitudine devine din ce în ce mai importantă pe măsură ce cantitatea de resturi de pe orbită crește. Agenția Spațială Europeană spune că cantitatea de material creat de om pe orbită s-a mai mult decât dublat din 2017. Pe orbita joasă a Pământului, resturile pot călători cu aproximativ șapte kilometri pe secundă. La acele viteze, chiar și fragmentele mici pot deteriora electronicele, pot perfora componente externe sau pot dezactiva un satelit.
Aluminiul rămâne materialul standard pentru protecția navelor spațiale. Mulți sateliți folosesc panouri din aluminiu întărite cu structuri de fagure din aluminiu. Designul este relativ ușor, dar oferă protecție limitată împotriva impacturilor de mare viteză.
O opțiune mai robustă este scutul Whipple. Folosește o bară de protecție exterioară subțire, plasată cu câțiva centimetri în fața unui scut principal. Stratul exterior sparge un obiect înainte de a ajunge la peretele principal, reducând forța impactului. Abordarea este eficientă, dar adaugă masă și ocupă spațiu, ambele constrângeri majore pentru constructorii de sateliți.
Atomic-6, o companie de lângă Atlanta, dezvoltă o alternativă numită Space Armor. Compania nu a dezvăluit materialele folosite în plăcile sale compozite, care au aproximativ dimensiunea unei mâini, 2,5 centimetri grosime și cântăresc aproximativ la fel de mult ca un iPhone.
În timpul testării, plăcile au oprit proiectilele din aluminiu de mărimea unui bob de mazăre care se deplasează cu 7,2 kilometri pe secundă. Trevor Smith, directorul executiv al Atomic-6, a declarat pentru The Economist că materialul nu produce schije așa cum poate un scut convențional. El a spus că resturile metalice sunt vaporizate și absorbite de țiglă.
Alte grupuri lucrează cu combinații de materiale existente. Kevlarul, care este folosit în echipamente rezistente la gloanțe și pe Stația Spațială Internațională, poate fi combinat cu Nextel, un material ceramic țesut. Combinația ar putea oferi un scut mai ușor pentru nave spațiale mai mici, cu costuri mai mici.
La Universitatea din Padova din Italia, cercetătorii folosesc imprimarea 3D pentru a construi scuturi experimentale din aluminiu, Kevlar și rășină armată cu fibră de carbon. Procesul de imprimare le permite să construiască cavități în structură. Lorenzo Olivieri și colegii săi spun că golurile pot sparge un proiectil care vine în etape, la fel ca un scut Whipple.
NASA a testat și spuma de aluminiu ca material de protecție. Spuma conține o rețea de mici goluri în metal. În timpul testării, un scut cu un strat de spumă de aluminiu cu o grosime de puțin mai mult de 6 milimetri a oferit o protecție similară cu cea a unui scut convențional Whipple care cântărea de două ori mai mult.
Abordarea corectă va depinde de locul în care operează un satelit. Resturile pot include fragmente de metal, materiale plastice, pete de vopsea și roci naturale, iar amestecul variază de la o orbită la alta. Rannveig Marie Faergestad, designer de scuturi la Thales Alenia Space, a spus că informații mai bune despre aceste condiții i-ar ajuta pe ingineri să aleagă materialele și designul scutului potrivite.
Senzorii de impact ar putea face acest proces mai precis. Prin colectarea de date despre coliziunile reale, acestea pot oferi operatorilor de sateliți și producătorilor o imagine mai clară asupra riscurilor cu care se confruntă navele lor spațiale.
