Laser má varovat před kosmickými zbytky

Nová laserová technologie dokáže zachytit části kbelíku s přesností na centimetr

Nový laserový snubber má chránit před nebezpečím kosmického odpadu na oběžné dráze © Fraunhofer IOF
číst nahlas

Ochrana před létajícím šrotem: Nový laserový systém upozorňuje satelity na vesmírné trosky včas. Instalovaný na palubě, systém lokalizuje i malé zbytky pomocí ultrakrátkých laserových pulzů. Jak tvrdí vědci, má navzdory nízké spotřebě energie vysoký rozsah. Laserový systém již dokončil první test během dokovacího manévru na vesmírné stanici ISS.

Stává se plně orbitální: kromě aktivních satelitů obíhá na oběžné dráze stále více vesmírných zbytků. Skládá se z nepoužívaných satelitů a kosmických observatoří, jako je družice ESA Envisat, a ze stovek tisíců menších kusů úlomků uvolněných během explozí nebo srážek. Zejména na nízké oběžné dráze Země se tento vesmírný odpad stává akutním nebezpečím. Protože při rychlosti sedmi až osmi kilometrů za sekundu se dokonce i malá kovová částice stává střelu, která bije.

Přidání k radaru

Aby se zabránilo smrtelným srážkám, jsou radarem neustále monitorovány alespoň větší části šrotu na oběžné dráze. Sledovací systém pomocí složitých předpovědí trajektorie určuje, zda jsou aktivní satelity nebo kosmická stanice ISS ohroženy a musí letět únikovým manévrem. Tyto radarové systémy však zachycují pouze větší trosky, a to pouze ze zemského povrchu.

V budoucnu však laserový systém, který vědci Fraunhoferova institutu pro aplikovanou optiku a přesné inženýrství IOF v Jeně vyvinuli, je pracovat přímo na oběžné dráze Země. „Díky našemu robustnímu a efektivnímu systému lze přesnou polohu a směr pohybu objektů na oběžné dráze Země určit spolehlivě a na nejbližší centimetr, “ vysvětluje Thomas Schreiber z IOF.

Tvrdé podmínky

Dosud byly lasery pouze částečně vhodné pro použití na oběžné dráze, protože nebyly v extrémních podmínkách a nesplňovaly vysoké požadavky. „Laserové systémy, jako jsou ty naše, musí být mimořádně výkonné, aby vydržely extrémní podmínky vesmíru, “ vysvětluje Schreiber. zobrazit

Krátkovlnný vláknový laser pro centimetrovou přesnou detekci šumu v prostoru. Fraunhofer IOF

Zařízení během odpálení nosné rakety je tedy vystaveno velmi silným vibracím, na oběžné dráze pak dochází k vysokému vystavení záření a extrémním kolísání teploty. Pro monitorování vesmírného odpadu musí laser také fungovat tak, aby co nejvíce šetřil energii, a musí mít stále velký dosah, aby mohl detekovat prachové částice z velké vzdálenosti.

Umístění pomocí ultrashort laserových pulsů

Pro splnění těchto požadavků vyvinul Schreiber a jeho kolegové monitorovací systém založený na speciálním vláknovém laseru. „K nezbytnému určení rychlosti, směru pohybu a samootočení objektů jsou velmi krátké laserové pulzy trvající jen několik miliardtiny sekundy stříleny na různé pozice ve vesmíru, “ vysvětluje kolega Schreibers Oliver de Vries. "S naším laserovým systémem je možné tisíce pulzů za sekundu."

Aby laserové pulzy vyzařovaly na kilometry, je nejprve laserový paprsek veden optickým vláknem a zesílen, aby byl následně odeslán do vesmíru. Pokud tam zasáhne předmět, odráží část laserového světla. Speciální skener integrovaný přímo do systému zachycuje tyto odrazy a určuje polohu částic nosiče z jejich doby provozu.

Úspěšný test na ISS

Nový systém byl již úspěšně otestován dokovacím manévrem evropského kosmického transportéru ATV na Mezinárodní kosmickou stanici ISS. Laserový systém převzal roli přibližovacího senzoru a určil polohu a rychlost dvou partnerů během dokování.

Nový laserový systém se osvědčil nejen ve zkoušce, ale také hodnotí spotřebu energie, jak uvádějí vědci: vláknový laser pracuje na plný výkon celkem s méně než deseti watty výrazně méně než například obchod, obyčejný notebook.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 05.09.2017 - NPO)