• Saturday July 20,2019

Satelitné "štítky " by mohli zabrániť katastrofe v nízkej obežnej dráhe

Anonim

Priestor môže vyzerať obrovsky, ale v skutočnosti je dosť preplnený v blízkosti Zeme.

Pred niekoľkými rokmi viac ako 1300 aktívnych satelitov obiehalo okolo Zeme, okrem desiatok tisíc mŕtvych satelitov, vyradilo rakety a ďalšie kúsky, ktoré sa nahromadili vo vesmíre v 60 rokoch od Sputnika, v rozmedzí od softballs do školských autobusov. Keď v priebehu niekoľkých rokov zapojíme nový radar, ktorý dokáže vidieť ešte menšie kúsky, uvidíme ich milióny.

A bude to aj naďalej ešte viac preplnené, pretože tu príde CubeSats! Tieto družice s veľkým objemom obalov sú lacné na vybudovanie a spustenie - a sú mimoriadne užitočné pre vedecké experimenty, komunikáciu a dokonca aj národnú bezpečnosť. V dôsledku toho veľa z nich zaberá nízku obežnú dráhu Zeme, oblasť vesmíru v okruhu približne 1 000 míľ od Zeme. India vydala viac ako sto CubeSats v jedinom štarte vo februári, Rusko spustilo 72 v jednom zábere v júli, a to je len začiatok.

A CubeSats nie sú jediné veci, ktoré dopĺňajú LEO. Niekoľko spoločností plánuje konštelácie stoviek alebo tisíc satelitov na poskytovanie internetových služieb na celom svete. Tam je veľa vecí okolo.

To môže byť problém. Vo filme Gravity, vesmírny odpadok takmer zabil Sandra Bullock. A zatiaľ čo Gravity bola fikcia, nebezpečenstvo vesmírneho odpadu nie je len krmivom pre futuristické akčné filmy.

Vedci, ktorí študujú priestor, sa už dlho obávajú Kesslerovho efektu - alebo strachu, že objekty na nízkej obežnej dráhe (LEO) sú tak hojné, že každá kolízia môže vytvoriť nepríjemnú reťazovú reakciu. Jedna zrážka by znamenala viac vesmírneho odpadu, čo by sa zrazilo s inými objektmi a vytvorilo ešte viac vesmírneho odpadu, ad infinitum.

Keď uvažujete o tom, ako silne spoliehame na satelitné technológie - komunikáciu, GPS, predpovedanie počasia - je ľahké zistiť, ako sa kolízie v priestore môžu rýchlo stať katastrofálnymi.

Niekto musí sledovať, kam ide všetko.

Sledovanie

Tak ako môžeme sledovať všetky tieto satelity? V súčasnej dobe to je práca americkej vesmírnej pozorovacej siete, ale nedokážu povedať, ktorý satelit je len tým, že sa na to pozerá. To je ťažké predpovedať, kam idú, a koho upozorniť, či potrebujú jeden satelit, aby sa vyhýbali ceste inej.

V Národnom laboratóriu v Los Alamose dúfame, že to zmeníme. Ako národné bezpečnostné laboratórium je našou úlohou nájsť vedecké riešenia niektorých z najzložitejších problémov sveta - vrátane zachovania bezpečnosti našich satelitov a kozmických lodí. Takže vyvíjame optickú "poznávaciu značku", o ktorej dúfame, že jedného dňa vycestuje na palubu každého predmetu, ktorý ide do vesmíru - či už je to CubeSat, satelit s niekoľkými miliónmi dolárov alebo kozmická loď s posádkou - čo umožní pozorovateľom pozemok, aby presne vedel, aký druh satelitu je, akú spoločnosť alebo krajinu vlastní a akú orbitálnu cestu nasleduje.

Nazýva sa značne nízky zdrojový optický identifikátor - alebo ELROI - tieto poznávacie značky vydávajú jedinečný vzor blikaviek. Jediné, čo musíte urobiť, je pozerať sa na vzor a vyhľadávať ho v registračnej databáze na identifikáciu satelitu. Problém je vyriešený.

Ale ako môžete vidieť aj laserové ukazovátko na družici stovky kilometrov od zeme?

Celá taška trikov

Najprv ukážte na družici malý, relatívne lacný teleskop. Po druhé, svetlo pochádza z laseru, takže je presná farba červenej (vlnová dĺžka 638 nanometrov, rovnaká farba ako väčšina červených laserových ukazovateľov). Filtr v ďalekohľade zablokuje všetko, ale farbu, takže sa nemusíte obávať oslnenia pred slnečným žiarením, ktoré sa odrazí od kozmickej lode.

Po tretie, používate veľmi citlivý fotoaparát. Našu fotku vidíme asi päť fotónov alebo častíc svetla za sekundu. (Pre porovnanie: keď sa pozriete na najmenšiu hviezdu, môžete vidieť na veľmi temnej noci, uvidíte niekoľko tisíc fotónov za sekundu.) Nakoniec blikanie je presne načasované. Keď uvidíte blikanie, presne viete, kedy sa stane ďalší, a môžete ignorovať všetky svetlá, ktoré medzičasom prichádzajú.

Potom príde kúzlo digitálneho spracovania. ELROI bliká binárne sériové číslo, asi sto bliknutí (1 ') alebo non-blikať (0') v rade, opakovanie celého vzoru niekoľkokrát za sekundu. Používame náš ďalekohľad, ktorý sa pozerá, keď satelit prechádza nad našimi hlavami, a to z horizontu na horizont za niekoľko minút. Zhromaždíme 5 fotónov za sekundu a zhromaždíme ich sériové číslo.

Keď budete čítať tak málo fotónov, nebudete si úplne istí, či každý bit je jeden alebo nula. Ale tieto sériové čísla sú navrhnuté s kódmi na korekciu chýb, takže aj keď dostanete iba 90 percent bitov vpravo, môžete ich stále priradiť k určitému satelitu (ako detektív iba s prvými tromi písmenami registračnej značky, vie, že je na Ford Fiesta).

Prejsť na spustenie

Toto leto sme dodali našu prvú leteckú jednotku do spoločnosti New Mexico Tech, ktorá bola nainštalovaná v CubeSat, ktorá sa začne začiatkom roka 2018. V súčasnej dobe je modul ELROI obvodová doska o hrúbke približne 4 cm a hrúbke asi 2, 5 cm, ale čoskoro očakávame, do veľkosti poštovej známky.

Ďalším cieľom je, aby technológia dostatočne lacná (pod 1000 dolárov), že vysoká škola trieda, ktorá poslal CubeSat do LEO mohol dovoliť to. (Pre satelity, ktoré idú na geosynchrónnu obežnú dráhu - viac ako 22 000 míľ nad zemou - náklady budú vyššie, pretože bude vyžadovať jasnejšie svetlo a väčší solárny panel.)

Keď splníme tieto ciele, očakávame, že spoločnosť ELROI sa stane užitočným nástrojom pri identifikácii objektov vo vesmíre av konečnom dôsledku aj pri znižovaní množstva neporiadku. Pretože v nie príliš vzdialenej budúcnosti bude množstvo vrstiev vo vesmíre vyžadovať, aby sme priviedli predmety späť na Zem. Už vedci a inžinieri pracujú na vývoji robotov a ďalších technológií, ktoré by mohli chytiť satelity z orbity. Naša zmluva však vyžaduje, aby ste presne vedeli, čo ste chytili. Nemôžete ísť do vesmíru a povedať: "Toto je nevyžiadaná pošta" a pretiahnite ho. Musíte presne vedieť, čo to je a kto patrí, a potom získať povolenie. ELROI to umožní.

Priestor sa stane dôležitejším, pretože národy a korporácie sa pokúšajú získať výhodu nad svojimi protivníkmi a konkurentmi. Ale už nemôžeme považovať priestor za nekonečnú doménu. Našou nádejou je, že vývojom tejto optickej registračnej tabuľky môžeme rozširovať našu prítomnosť v priestore a súčasne ju urobiť trochu menej preplnenou.

David Palmer je astrofyzikum a hlavný riešiteľ Extrémne nízkych zdrojov optického identifikátora (ELROI) v skupine Space and Remote Sensing v Los Alamos National Laboratory.


Zaujímavé Články

Egypťan  "Scorpion King " Vyrobené lieky z bylín a chlastu 5k rokov

Egypťan "Scorpion King " Vyrobené lieky z bylín a chlastu 5k rokov

Asi pred 5000 rokmi starí Egypťania už miešali bylinky a stromové živice do svojho vína, aby vyrábali prírodné liečivá, podľa novej analýzy chemických stôp zanechaných vo vínnych pohároch. Ranní Egypťania "žili vo svete bez moderných syntetických liekov a boli si veľmi dobre vedomí výhod, ktoré môžu mať prírodné prísady - najmä ak sa rozpustia v alkoholovom médiu, ako je víno alebo pivo", čo rozkladá rastlinné alkaloidy, hovorí vedúci výskumník Patrick McGovern, archeochemik. Literárne dôkazy o týchto nápojoch už boli

Kráľovská spoločnosť sa pýta: Sme pripravení stretnúť sa s ET?

Kráľovská spoločnosť sa pýta: Sme pripravení stretnúť sa s ET?

Poznáte starú rutinu v sci-fi: Cudzinci sa objavia, ľudia na Zemi vydesujú. Či budeme vyprovokovať cudzincov v Deň, kedy Zem zostala stále, alebo keď dorazia spenení s krvnou chúťkou podobnou Mars Attacks , rozprávačiaci celkový pocit je, že hromada ľudstva nebude dobre reagovať na skutočnú prítomnosť mimozemského života. Potrebujeme Will Smith

Zelená s modrými strechami

Zelená s modrými strechami

(Tento príspevok sa pôvodne objavil v on-line vedeckom časopise Hawkmoth. Sledujte @HawkmothMag a objavte viac ich práce.) Existujú dobré dôvody premýšľať zelenú, pokiaľ ide o mestské strechy: výsadba záhrad nazývaná "zelené strechy" na mrakodrakoch má mestá z ekologického, ekonomického, estetického, vzdelávacieho a psychologického hľadiska prospešné. Ale čo myslíte modré? Aj ke

Svetový zoznam ohrozených druhov je ohrozený

Svetový zoznam ohrozených druhov je ohrozený

Červený zoznam, najvyhľadávanejší zdroj informácií o ohrozených druhoch na svete, je kritizovaný vedcami a ochranármi, z ktorých niektorí prispievajú do zoznamu, pretože sú neprípustné a nevedecké. Zoznam, ktorý každoročne uvádza Medzinárodná únia pre ochranu prírody (IUCN), slúži na zvyšovanie povedomia a prostriedkov na ochranu, na informovanie o štúdiách o vplyvoch na životné prostredie a na nástroj pre lobistov. Mnohí však teraz spochybňujú presn

Google Street View sa spúšťa do diskusií vo Švajčiarsku a Izraeli

Google Street View sa spúšťa do diskusií vo Švajčiarsku a Izraeli

V minulom roku spoločnosť Google zvýšila zúfalstvo mnohých, keď priznala, že vozidlá Street View mapujúce mestá neúmyselne zhromažďovali nezašifrované údaje Wi-Fi, ktoré prechádzali okolo príbytkov. S cieľom vyriešiť svoj obraz a odvrátiť súdne spory spoločnosť čoskoro sprísnila svoje zásady ochrany osobných údajov a zabezpečila, že vozidlá Street View prestali zhromažďovať tieto informácie. Ale kontroverzie sa jednoducho nezasta

Konečná likvidácia odpadu

Konečná likvidácia odpadu

Plazma premení odpad na plyn, ktorý poháňa turbínu v japonskom zariadení. Obrázky sú s láskavým dovolením Davidom Cyranom / Príroda Čo by mohlo byť lepšie ako elektráreň, ktorá vyžíva špinavú skládku a vyháňa čistú elektrinu? Jedno zariadenie v meste Utashinai v Japonsku robí práve to od roku 2003, pričom pomocou plazmy - elektricky indukovaného prúdu horúcich nabitých častíc - spracováva denne až 220 ton komunálneho tuhého odpadu. Teraz je väčšie a lepšie 425 miliónov