Skip to main content

Small debris removal by laser illumination and complementary technologie

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wykorzystanie technologii laserowej do usuwania odpadów kosmicznych

Wokół Ziemi orbitują tysiące niewielkich odpadów kosmicznych stanowiących zagrożenie dla satelitów. W ramach finansowanego ze środków UE projektu podjęto się usunięcia odpadów przy pomocy laserów znajdujących się na Ziemi.

Technologie przemysłowe

Istniejące systemy monitorujące odpady kosmiczne opierają się na katalogach zawierających dane pochodzące z radarów i pasywnej technologii optycznej. Usuwanie odpadów z niskiej orbity ziemskiej przy pomocy naświetlania laserem wymaga precyzyjnej wiedzy na temat położenia obiektu oraz jego trajektorii w trakcie i po modyfikacji orbity. Aktywne systemy optyczne umożliwiają wysoce precyzyjne śledzenie odpadów mierzonych w centymetrach. Opracowanie tej technologii umożliwi usuwanie odpadów przy pomocy laserów. W ramach finansowanego ze środków UE projektu CLEANSPACE (Small debris removal by laser illumination and complementary technologies) zbadano rolę, jaką technologia laserowa odgrywa w usuwaniu niewielkich odpadów. Zdefiniowano globalną architekturę monitorowania, identyfikacji i śledzenia, która będzie wykorzystywana z naziemnym systemem ochrony laserowej. Naukowcy zdefiniowali plany technologiczne systemu laserowego usuwającego odpady z orbity — głównej części koncepcji usuwania odpadów. Ogólna zasada działania lasera polega na lekkim popchnięciu odpadu kosmicznego w wyniku ablacji powierzchniowej. Dzięki temu odpad zmieni swój kierunek lotu, uniknie kolizji oraz jednocześnie rozpocznie proces ponownego wejścia do atmosfery (deorbitację). W ramach projektu CLEANSPACE wprowadzono innowacyjne koncepcje w zakresie techniki. Badacze zanalizowali interakcję między laserem a materią w próżni oraz zademonstrowali spójne sprzężenie wiązek lasera średniej mocy. Dodatkowo wykazali użyteczność technologii ceramicznej do wytwarzania próbek dużego rozmiaru o złożonym kształcie i z repartycją luminescencyjnej domieszki półprzewodnika. Zaproponowano utworzenie międzynarodowej organizacji mającej na celu zapewnienie trwałego międzynarodowego wsparcia i bezkonfliktowego procesu usuwania odpadów. Opracowano narzędzia do symulacji, aby umożliwić przewidywanie zmian w trajektorii pojedynczego okrążenia. W ramach projektu przeprowadzono cztery eksperymenty. Pierwszy z nich polegał na próbnym śledzeniu odpadu, drugi miał na celu wykazanie siły napędowej ablacji laserowej, trzeci wykorzystywał laser o cienkim dysku, a w ostatni zademonstrował spójne sprzężenie dziewięciu laserów. Plan projektu CLEANSPACE przewidujący opracowanie systemu usuwania odpadów kosmicznych przy pomocy lasera powinien pomóc w ochronie zasobów kosmicznych UE przed kolizjami. W dłuższej perspektywie projekt umożliwi kontynuowanie misji kosmicznych, które wkrótce stałyby się niemożliwe z powodu wzrastającej ilości odpadów.

Słowa kluczowe

Laser, odpady kosmiczne, śledzenie, ablacja powierzchniowa, interakcja między laserem a materią, symulacja

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania