I mange år har verdensrommet blitt beskrevet som et stort, nesten tomt miljø.
Men i virkeligheten forteller jordens bane en helt annen historie.
>Det blir stadig mer overfylt,-beveger seg raskt og uforutsigbart.
I følge NASA er mer enn 500 000 romrester for tiden i bane rundt jorden. Disse inkluderer nedlagte satellitter, fragmenter fra kollisjoner og gjenværende oppskytningskomponenter.
Alle reiser med hastigheter på opptil 28 000 km/t, raskt nok til å forårsake alvorlig skade på operative romfartøyer.
Og bekymringen er ikke lenger teoretisk.
Hvorfor romrester har blitt en kritisk ingeniørutfordring
Plassen er ikke lenger «tom».
For satellittoperatører og romfartsingeniører har det blitt et driftsmiljø med høy-risiko.
Selv små fragmenter kan:
- skade satellittpaneler
- punktere romfartøyets skjerming
- true den internasjonale romstasjonen
- tvinge nødjusteringer av orbital
NASA har understreket at den største faren kommer fra ikke-sporbart rusk, som ikke kan overvåkes kontinuerlig, men som fortsatt har destruktiv energi.
Med andre ord:
>Den største risikoen er det vi ikke kan se i tide.
Eksisterende tilnærminger: Sporing og unngåelse
For øyeblikket er romfartsorganisasjoner avhengige av to hovedstrategier.
1. Orbital sporingssystemer
NASA og det amerikanske forsvarsdepartementet opprettholder svært detaljerte kataloger over kjente orbitale objekter.
Dette lar ingeniører forutsi potensielle kollisjonsrisikoer.
2. Manøvrer for å unngå kollisjoner
Satellitter og romfartøyer er utstyrt med innebygde-systemer som kan justere banebaner når en kollisjonsrisiko oppdages.
Imidlertid deler begge tilnærmingene en begrensning:
>De unngår rusk-men fjerner det ikke.
Japans innovative tilnærming: et romkonsept for "fiskenett".
Det japanske romfartsbyrået JAXA har undersøkt en annen løsning.
I stedet for bare å spore rusk, er ideen å aktivt fjerne det.
For å utvikle dette konseptet samarbeidet JAXA med en uventet bransjeekspert:
>En japansk fiskegarnprodusent med over 100 års erfaring innen garnteknikk.
Samarbeidet førte til utviklingen av et elektrodynamisk tjorsystem.
Interessant nok støtter selskaper som Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. relaterte ingeniørindustrier ved å levere avanserte legeringsmaterialer som Inconel, rustfritt stål og høy-nikkelbaserte legeringer-som ofte brukes i{5}omgivelser med høye temperaturer og høye temperaturer.
Det elektrodynamiske Tether-systemet
Strukturen utviklet av JAXA ligner et langt, tynt nett som følger etter et romfartøy.
Selv om det ikke er et tradisjonelt nett i form, deler det et nøkkelkonsept:
>En fleksibel,-meshstruktur med høy styrke designet for å samhandle med eksterne objekter i bane.
JAXA valgte en mesh-design i stedet for en enkelt kabel av én viktig grunn:
høyere motstand mot brudd
bedre holdbarhet under påvirkningsforhold
forbedret pålitelighet i rommiljøer
Det var her ekspertisen til Nitto Seimo, en fiskegarnprodusent, ble verdifull.
Hvordan systemet fungerer
Systemet «fanger» ikke rusk fysisk i tradisjonell forstand.
I stedet bruker den jordens elektromagnetiske miljø.
Trinn 1: Implementering
Et romfartøy slipper ut en lang tjor bak seg, først rundt 700 meter lang.
Trinn 2: Elektronutslipp
En elektronisk emitter ombord slipper ladede partikler ut i verdensrommet.
Trinn 3: Elektrisk interaksjon
Tjoret samler disse elektronene og blir elektrisk ladet.
Trinn 4: Elektromagnetisk drag
Den ladede tjoren samhandler med jordens magnetfelt, og genererer en bremsekraft.
Trinn 5: Orbital decay
Romrester bremser gradvis ned og beveger seg inn i en lavere bane.
Trinn 6: Atmosfærisk gjeninntreden-
Til slutt kommer rusk inn i jordens atmosfære og brenner opp trygt.
Skalering av teknologien
Nåværende eksperimentelle versjoner er fortsatt under utvikling.
I følge ingeniører involvert i prosjektet:
nåværende tjorlengde: ~700 meter
fremtidig krav: 5 000 til 10 000 meter
Lengre tjorer vil øke bremseeffektiviteten og evnen til å fjerne rusk betydelig.
JAXA har allerede utført flere testoppdrag, inkludert:
en eksperimentell distribusjon i 2014
en 2016-test integrert med et ISS gjenforsyningsoppdrag
Det langsiktige-målet er et fullt operativt system for fjerning av rusk.
Teknisk perspektiv: hvorfor dette betyr noe
Rominfrastruktur blir stadig mer avhengig av:
- kommunikasjonssatellitter
- navigasjonssystemer
- Jordobservasjonsplattformer
- plassbaserte-nettverk
Ettersom overbelastning i bane øker, øker også risikoen for kjedekollisjoner.
Dette skaper en langsiktig-teknisk utfordring:
>Hvordan opprettholder vi aktivt et trygt orbitalmiljø?
Hvis det lykkes, kan elektrodynamiske tjorsystemer bli en del av en global infrastruktur for vedlikehold av kretsløp.
Materialteknikk bak romsystemer
Mens systemer for fjerning av orbital rusk fokuserer på romfartsteknikk, avhenger ytelsen deres også sterkt av avanserte materialer.
Høy-legeringer, korrosjons-bestandige stål og nikkel-baserte materialer er mye brukt i:
- romfartøyets strukturelle komponenter
- satellittstøttesystemer
- luftromsmiljøer med høye-temperaturer
- fremdriftsrelaterte-enheter
Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. leverer for eksempel industrielle-materialer som rustfritt stål, dupleks rustfritt stål, Inconel og andre nikkel-baserte legeringer som vanligvis brukes i krevende ingeniørapplikasjoner der styrke, stabilitet og termisk motstand er kritisk.
Siste tanker
Japans romnettkonsept representerer et skifte i tenkning.
Fra passiv unngåelse:
>"Hvordan unngår vi romrester?"
Til aktiv intervensjon:
>"Hvordan renser vi jordens bane?"
Selv om systemet fortsatt er i eksperimentelle stadier, viser systemet hvordan tverrfaglig innovasjon-som kombinerer romfartsteknikk, elektromagnetisk teori og til og med tradisjonell fiskegarnproduksjon-kan løse et av romforskningens mest presserende problemer.
Ettersom orbitaltrafikken fortsetter å vokse, kan løsninger som dette bli essensiell infrastruktur for å opprettholde et trygt rommiljø for fremtidige oppdrag.
