Efter sextio år med rymdbyråer som skickade raketer, satelliter och andra uppdrag till bana har rymdavfall blivit något av en växande oro. Inte bara finns det stora bitar med skräp som kan ta ut ett rymdskepp i en enda träff, utan det finns också otaliga små bitar av skräp som reser i mycket höga hastigheter. Detta skräp utgör ett allvarligt hot mot den internationella rymdstationen (ISS), aktiva satelliter och framtida besättningsuppdrag i omloppsbana.
Av den anledningen ser Europeiska rymdorganisationen att utveckla bättre avskärmningsskydd för ISS och framtida generationer av rymdskepp. Detta projekt, som stöds genom ESA: s allmänna supportteknologiprogram, genomförde nyligen ballististester som tittade på effektiviteten hos nya fibermetallaminater (FML), som kan ersätta aluminiumskärmning under de kommande åren.
För att bryta ner det måste alla och omloppsuppdrag - vare sig det är satelliter eller rymdstationer - vara beredda för risken för höghastighetskollisioner med små föremål. Detta inkluderar möjligheten att kollidera med mänskligt gjord rymdskräp, men inkluderar också risken för mikro-meteoroid objektskada (MMOD). Dessa är särskilt hotande under intensiva säsongsbetonade meteoroidströmmar, till exempel Leoniderna.
Medan större bitar av orbital skräp - från 5 cm (1 tum) till 1 meter (1,09 meter) i diameter - övervakas regelbundet av NASA och ESA: s Space Debris Office, kan de mindre bitarna inte upptäckas - vilket gör dem särskilt hotande. För att göra saken värre kan kollisioner mellan skräpbitar orsaka mer, ett fenomen som kallas Kessler-effekten.
Och eftersom mänsklighetens närvaro Near-Earth Orbit (NEO) bara ökar, med tusentals satelliter, rymdhabitater och besättningsuppdrag planerade för de kommande decennierna, utgör därför växande nivåer av orbitalskräp en ökande risk. Som ingenjör Andreas Tesch förklarade:
”Sådant skräp kan vara mycket skadligt på grund av deras höga slaghastighet på flera kilometer per sekund. Större bitar av skräp kan åtminstone spåras så att stora rymdfarkoster som International Space Station kan röra sig ur vägen, men bitar mindre än 1 cm är svåra att upptäcka med radar - och mindre satelliter har i allmänhet färre möjligheter att undvika kollision ”.
För att se hur deras nya skärmning skulle rymma rymdskräp gjorde ett team av ESA-forskare nyligen ett test där en 2,8 mm diameter kula avfyrades mot ett rymdskeppssköld - vars resultat filmades av en höghastighetskamera . Vid denna storlek och med en hastighet på 7 km / s simulerade kulan effektivt den stötenergi som en liten bit skräp skulle ha som om den kom i kontakt med ISS.
Som forskaren Benoit Bonvoisin förklarade i ett ESA-pressmeddelande:
”Vi använde en gaspistol på Tysklands Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics för att testa ett nytt material som övervägs för att skydda rymdskepp mot rymdskräp. Vårt projekt har undersökt olika typer av 'fibermetallaminater' producerade för oss av GTM Structures, som är flera tunna metallskikt bundna med kompositmaterial. "
Som ni kan se från videon (publicerad ovan), trängde den massiva aluminiumkulan in i skölden men bröts sedan ihop till en burk med fragment och ånga, vilket är mycket lättare för nästa rustningsskikt att fånga eller avböja. Detta är vanligt när man hanterar rymdskräp och MMOD, där flera sköldar är skiktade ihop för att adsorbera och fånga påverkan så att det inte tränger igenom skrovet.
En vanlig variant av detta kallas 'Whipple skölden', som ursprungligen utformades för att skydda mot kometdamm. Denna skärmning består av två lager, en stötfångare och en bakre vägg, med ett gemensamt avstånd på 10 till 30 cm (3,93 till 11,8 tum). I detta fall består FML, som produceras för ESA av GTM Structures BV (ett nederländskt baserat flyg- och rymdföretag), av flera tunna metallskikt bundna med ett sammansatt material.
Baserat på detta senaste test verkar FML vara väl lämpad för att förhindra skador på ISS och framtida rymdstationer. Som Benoit antydde måste han och hans kollegor nu testa denna skärmning på andra typer av orbitaluppdrag. "Nästa steg skulle vara att utföra demonstration i omloppsbana i en CubeSat, för att bedöma effektiviteten hos dessa FML i omloppsmiljön," sade han.
Och se till att njuta av den här videon från ESA: s Orbital Debris Office:
