Kujutage end ette astronaudina, kes tegeleb teaduslikke katseid ja rahvast vapustava akrobaatikaga. Missiooni juhtimise raadiod, millest kõik kosmosejaama töötajad peaksid evakueeruma päästeautode juurde, sest teie surmaga on suundunud tükk surmavat kosmoseprahti.
See stsenaarium pole ulme. 2011. aasta juunis Ajakiri Kosmos teatas, et "kuuel Rahvusvahelise Kosmosejaama pardal olnud meeskonnaliikmel kästi varjupaika kahes Vene kosmoselaevas Sojuz." Kuna rohkem satelliite jõuab oma tööea lõpuni, toimub kosmoses ja maapinnal rohkem kosmoseprobleeme, kahtlemata vähem meeldivate tulemustega. Meie noorel kosmoseuuringute ühiskonnal on siiani vedanud: ISS on suutnud kosmose rämpsust eemale hoida ning langevad, kontrollimatud satelliidid on õnneks langenud ookeanidesse. Kuid ühel päeval saab meie õnn otsa.
Siiski on lootust. Uus paber pealkirjaga Orbitaaljäätmete eemaldamine laseritega arXivis avaldatud ettepanek soovitab kasutada Maast suure võimsusega impulsslaserite süsteemi, et luua kosmoseprügi tükkidele plasmajoad, aeglustades neid pisut, põhjustades nende atmosfääri tagasi sisenemise ja põlemise või ookeani kukkumise.
Claude Phipps ja tema meeskond kõrgtehnoloogiaettevõttest Photonic Associates tutvustasid oma meetodit nimega Laser Orbital Debris Removal (LODR), mis kasutab 15-aastast lasertehnoloogiat, mis on nüüd hõlpsasti kättesaadav.
Meeskond tunnistas, et „kolmkümmend viis aastat vaeste majapidamisteenuste osutamisest kosmoses on madalas Maa orbiidil (LEO) paiknenud mitusada tuhat tükki kosmosejäätmeid, mis on suuremad kui üks cm”. Need ei pruugi tunduda suurte objektidena, kuid dünamiidi energiatihedusega võib isegi suur värvikill põhjustada suuri kahjustusi.
Prügi eemaldamine on kiireloomuline ülesanne, kuna praegu kosmoses olev prügi põhjustab "põgenevat kokkupõrget", kus esemed põrkuvad üksteisega, tekitades veelgi rohkem prahi tükke.
Lisaks plasmajoa loomisele on ka muid lahendusi, kuid need kipuvad olema nii vähem tõhusad kui ka kallimad. Objekti tolmuks jahvatamiseks võiks kasutada laserit, kuid see tekitaks kontrollimatu sulapihusti, muutes probleemi veelgi hullemaks.
Objekti haaramine või orbiidil oleva komplekti kinnitamine võivad mõlemad olla tõhusad. Kahjuks vajavad need objekti kütmiseks kiirendamise tõttu palju kütust, mis toob kaasa kulukama lahenduse - umbes 27 miljonit dollarit objekti kohta. Lõpuks on tuumavõimalus vabastada gaasi, udu või õhgeeli objektide aeglustamiseks, kuid see mõjutaks nii operatiivseid kui ka mitteoperatiivseid kosmoselaevu.
Phipps ja tema meeskond väidavad oma paberis, et kosmoseprügi eemaldamine mõne sekundi pikkuse plasmajoa abil laseriga on parim lahendus, makstes ainult miljon dollarit eemaldatud suure objekti kohta ja paar tuhat väikeste objektide jaoks. Lisaks saab väiksemaid objekte orbiidida vaid ühel orbiidil ja ühe päevaga saab tegeleda 167 erineva objektiga (laseriga lüüa), mis annab 4,9 aastat atmosfääri uuesti sisenemiseks.
Kõiki 167 objekti tuleb hoolikalt jälgida, et mitte muuta nende hukkumistee halvemaks; siiski on võimalik süsteemi kasutada kosmoseprügi orbiitide korrigeerimiseks. Nagu öeldud, ei ole kosmoseprügi jälgimise praegused tasemed LODRi rakendamiseks piisavad, kuid parema prügijälgimise abil on hõlpsam eemaldamine ja parem vältimine kahesugune eelis. Parem jälgimine võimaldab siis vajadusel sisenemispunkti ja orbiidi muutmist LODR-iga paremini kontrollida.
Kuidas saab laseri kiirklahv orbiiti muuta? Ehkki laser ei prügi prahist õhust välja, on see orbitaalmehaanika olemuse tõttu siiski tõhus.
Kujutage ette kuubatuuri, mis tuleb hävitada madala kõrgusega, täiesti ümmarguse orbiidi korral. Suure võimsusega laseri kraan ja tekitatud plasmajoa lükkavad kuubikujulise osa Maast kaugemal (kõrgemal kõrgusel) ja elliptilisemasse orbiiti.
See võib tunduda õudne mõte ajal, mil kuubik veedab suuremal kõrgusel, kuid kuna tegemist on poolringiga, hambub see atmosfääri madalamal kõrgusel, kuna ellipsi väänatakse laseri poolt. Kuna madal kõrgus vastab suuremale tõmbele, aeglustub kubatuur ja lukustub madalamale orbiidile. Seetõttu nimetatakse kõrge elliptilisi orbiite siirdeorbiitideks, kuna need muudavad kosmose maanteel radasid. Nüüd, kui ülekandeorbiit on lõpule jõudnud, on kubatuuri aeglustatud piisavalt, nii et selle orbiiti ei saa kubiosaat enam saavutada. Seejärel kukub kuubik taevast välja.
LODR-i uurimistöö liha käsitleb atmosfääri, kuna laser võib muutuda fokuseerimata, kui atmosfääri turbulentsi ei käsitleta. LODR on keeruline, kuna atmosfääri turbulents põhjustab moonutusi nagu need, mida näete kuumal suvepäeval tee kohal või nagu näete klaaspudelist vaadates. See komplikatsioon on lisaks eesseisvale sihtimisele, mis on vajalik eesmärgi löömiseks, täpselt nagu eesmine eesmärk, mis on vajalik jooksva mängija löömiseks dodgeballis.
Turbulentsi tühistamiseks on kaks võimalust. Esiteks võib laser paista atmosfääri teadaolevas kohas, erutades selles kohas naatriumi aatomeid. Teades selle punkti kõrgust taevas, saab süsteem seejärel peegeldava peegli painutada, et punkt hetkhaaval fookusesse viia. Seejärel võib see vabalt tulistada.
Teine viis hõlmab faasikonjugaadi (PC) peegli kasutamist, mida muidu tuntakse kui retroflektorit, mis võib turbulentsi automaatselt tühistada, saates valgust, kelle faasi variatsioon on vastupidine. See tähendab, et see saadab tagasi "vastupidiselt moonutatud" laserkiire, mille moonutamist atmosfääri tekitamata järsk laserikiir tekitab.
LODR pole hõbekuul. Ühendatud teatab, et "sellise projekti peamine kriitika tuleb rahvusvaheliselt üldsuselt, kes võib karta, et piisavalt võimsat laserit saab kasutada sõjalistel eesmärkidel, näiteks vaenlase satelliitide löömiseks". Ühendatud viis seejärel läbi intervjuu Kessleriga; NASA Orbital Debris Researchi endine vanemteadlane, kes ütles, et seotud poliitika tõttu on "kõik laserettepanekud saabumisel surnud." Phipps kinnitab siiski Ühendatudet "kui me teeme õiget rahvusvahelist koostööd, ei usuks keegi, et laser on relv lamba riietuses."
Nagu Kessler märgib, on endiselt lahendamata probleeme, kui kosmoseobjekti valele osale löömine tooks kaasa katastroofilisi tulemusi. "Võite tabada satelliidi vale osa või aurustuda piisavalt, et see plahvatada." Vaatamata sellele võib objekti hoolikas uurimine võimalike ohtude vältimist.
