Космический мусор — серьезная проблема при космических полетах на низкой околоземной орбите. Списанные или поврежденные спутники, фрагменты космических станций и другие остатки космических миссий ежедневно создают потенциальную угрозу столкновений с активными спутниками и космическими кораблями. Помимо своей разрушительной силы, столкновения также создают дополнительный риск создания тысяч новых обломков, которые, в свою очередь, могут столкнуться с другими объектами — опасный эффект снежного кома.
Сегодня мировая экономика в значительной степени зависит от спутников и их функций — эти приложения, например, используются в телекоммуникациях, передаче телевизионных сигналов, навигации, прогнозировании погоды и исследованиях климата. Повреждение или разрушение таких спутников в результате столкновения с орбитальными спутниками или остатками ракет может нанести огромный и долговременный ущерб.
Следовательно, опасный космический мусор необходимо надежно отслеживать и регистрировать, прежде чем можно будет рассматривать какие-либо меры по их утилизации или другие контрмеры. Специалисты Fraunhofer IOF в Йене разработали лазерную систему, которая идеально подходит для этой задачи.
Надежная регистрация положения и движения объектов на орбите Земли«Благодаря нашей надежной и эффективной системе мы можем надежно и точно определять точное положение и направление движения объектов на орбите», — объясняет доктор Томас Шрайбер из группы волоконных лазеров Fraunhofer IOF. «Лазерные системы, подобные нашей, должны быть исключительно мощными, чтобы выдерживать экстремальные условия в космосе. В частности, высокие физические нагрузки на ракету-носитель во время запуска, когда технология подвергается очень сильным вибрациям». На низкой околоземной орбите. , высокий уровень радиационного облучения, резкие колебания температуры и низкое энергопотребление — столь же серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть.
Это потребовало новой разработки исследовательской группы Йены, поскольку обычные лазерные технологии не могут справиться с этими проблемами.Кроме того, необходимо также анализировать космический мусор на сравнительно больших расстояниях.
Для этого лазерный импульс проходит через усилитель на основе стекловолокна и отправляется в путь на несколько километров.Измерения с десятью тысячами лазерных импульсов в секунду«Очень короткие лазерные импульсы, длящиеся всего несколько миллиардных долей секунды, излучаются в разных точках пространства, чтобы определить скорость, направление движения и вращательное движение объектов», — объясняет доктор Оливер де Фриз. «С нашей лазерной системой можно производить тысячи импульсов в секунду. Если объект действительно находится в одной из исследуемых позиций, часть излучения отражается обратно в специальный сканер, который непосредственно интегрирован в систему. Даже хотя лазерный луч очень быстрый, излучаемому свету требуется некоторое время, чтобы добраться до объекта и обратно.
Это так называемое «время полета» можно затем преобразовать в расстояние и, соответственно, в настоящую трехмерную координату ». Сложные датчики системы, которые собирают отраженные световые рефлексы, могут обнаруживать даже миллиардные доли отраженного света.Принцип, первоначально разработанный двумя исследователями Fraunhofer IOF для Jena-Optronik и Немецкого аэрокосмического центра (Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt, DLR), уже был успешно испытан во время стыковочного маневра космического транспортера в Международном космическом пространстве.
Станция МКС. Ранее лазерная система была установлена ??в датчике тюрингской аэрокосмической компании Jena-Optronik GmbH и была запущена в 2016 году с автономным транспортером питания ATV-5.
Система Jena Optronik также отличается высокой энергоэффективностью: волоконный лазер работает с общей мощностью менее 10 Вт, что значительно меньше, чем, например, у коммерческого портативного компьютера.