Отслеживание обломков в Earth‘ s орбита с точностью сантиметра, используя эффективную лазерную технологию

Космические обломки — серьезная проблема в космическом полете низкой околоземной орбиты. Выведенные из эксплуатации или поврежденные спутники, фрагменты космических станций и другие остатки космических миссий представляют потенциальную угрозу столкновений с активными спутниками и космическим кораблем каждый день. В дополнение к их разрушительной силе столкновения также создают дополнительное создание риска тысячи новых частей обломков, которые в свою очередь могли столкнуться с другими объектами — опасный эффект снежка.Сегодня, мировая экономика зависит до существенной степени от спутников и их функций — эти приложения, например, использованы в телекоммуникациях, передаче телевизионных сигналов, навигации, погодного прогнозирования и исследования климата.

Повреждение или разрушение таких спутников через столкновение с орбитальными спутниками или остатками ракет могут нанести огромный и длительный ущерб. Поэтому опасные космические обломки должны быть достоверно прослежены и зарегистрированы, прежде чем любое спасение или другие контрмеры можно рассмотреть.

Эксперты от Фраунгофера IOF в Йене разработали лазерную систему, которая отлично подходит для этой задачи.Надежная запись положения и движение объектов в орбите Земли«С нашей прочной и эффективной системой мы можем достоверно и точно определить точное положение объектов и направление движения в орбите», объясняет доктор Томас Шрайбер от группы лазеров волокна во Фраунгофере IOF. «Лазерные системы как наши должны быть исключительно сильными, чтобы противостоять чрезвычайным условиям в космосе. В частности, высокое физическое напряжение на ракету-носитель во время запуска, где технология подвергнута очень сильным колебаниям. «В низкой околоземной орбите высокий уровень воздействия радиации, чрезвычайных температурных колебаний и низкого энергоснабжения так же, как большие препятствия, чтобы преодолеть. Это требовало новой разработки исследовательской группой Йены, так как общие лазерные технологии не в состоянии справиться с этими проблемами.

Кроме того, также необходимо проанализировать космические обломки по сравнительно большим расстояниям. С этой целью лазерный пульс размножается через основанный на стекловолокне усилитель и посланный на его долгом путешествии километров.Измерения с десятью тысячами лазерных импульсов в секунду«Очень короткие лазерные импульсы, которые длятся только несколько миллиардных частей секунды, застрелены в различные положения в космосе, чтобы определить скорость, направление движения и вращательного движения объектов», объясняет доктор доктор Оливер де Ври. «С нашей лазерной системой возможно пронзить тысячи импульсов в секунду.

Если объект на самом деле в одном из исследованных положений, часть радиации отражена назад к специальному сканеру, который непосредственно интегрирован в систему. Даже при том, что лазерный луч очень быстр, он занимает время для излучаемого света, чтобы добраться до объекта и назад снова. Это так называемое ‘время полета’ может тогда быть преобразовано в расстояние и реальную 3D координату соответственно».

Современные датчики системы, которые собирают отраженные легкие отражения, могут обнаружить даже миллиардные части отраженного света.Принцип — первоначально развитый двумя исследователями Фраунгофера IOF для Йены-Optronik и немецкого Космического Центра (мех Deutsches Zentrum Luft-und Raumfahrt, ДОЛЛАР) — был уже успешно проверен во время маневра стыковки космического транспортера в МКС Международной космической станции.

Ранее, лазерная система была установлена в датчике компании космоса Thuringian Jena-Optronik GmbH и была начата в 2016 с автономным транспортером поставки ATV-5. Система Джены Оптроник также выделяется в энергоэффективности: лазер волокна работает в полной мощности меньше чем 10 ватт — который является значительно меньше, чем коммерческий ноутбук, например.