1960 년대 이래 NASA와 다른 우주 기관들은 점점 더 많은 것들을 궤도에 보내고 있습니다. 로켓, 소비 부스터 및 위성의 사용 단계 사이에 비활성 상태가 된 후에는 인공 물체가 떠 다니지 않았습니다. 시간이 지남에 따라, 이것은 우주 잔해의 중대한 문제를 일으켜 국제 우주 정거장 (ISS), 능동 위성 및 우주선에 심각한 위협이되고 있습니다.
직경이 5cm (1 인치)에서 1 미터 (1.09 야드)에 이르는 더 큰 파편은 NASA와 다른 우주 기관에서 정기적으로 모니터링하지만 더 작은 파편은 감지 할 수 없습니다. 이 작은 조각의 잔해가 얼마나 일반적인지와 결합하면 약 1mm 크기의 물체가 심각한 위협이됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 ISS는 SDS (Space Debris Sensor)라는 새로운 기기를 사용하고 있습니다.
스테이션 외부에 장착 된이 보정 된 충격 센서는 소규모 공간 잔해로 인한 영향을 모니터링합니다. 이 센서는 9 월에 ISS에 통합되어 향후 2 ~ 3 년 동안의 영향을 모니터링합니다. 이 정보는 궤도 잔해 환경을 측정하고 특성화하는 데 사용되며 우주 기관이 추가 대책을 개발하는 데 도움이됩니다.
약 1 평방 미터 (~ 10.76ft²)의 SDS는 ISS의 속도 벡터를 향하는 외부 페이로드 사이트에 장착됩니다. 센서는 극한 온도에서 안정적으로 유지되는 폴리이 미드 필름 인 Kapton의 얇은 전면 레이어와 그 뒤에 15cm (5.9 인치) 떨어진 두 번째 레이어로 구성됩니다. 이 두 번째 Kapton 레이어에는 음향 센서와 저항성 와이어 그리드가 있고 센서 내장 백스톱이 있습니다.
이 구성을 통해 센서는 접촉하는 작은 잔해의 크기, 속도, 방향, 시간 및 에너지를 측정 할 수 있습니다. 음향 센서가 관통 충격의 시간과 위치를 측정하는 동안 그리드는 충격의 크기 추정치를 제공하기 위해 저항의 변화를 측정합니다. 백스톱의 센서는 또한 충격기의 속도를 결정하는 데 사용되는 충격기에 의해 생성 된 구멍을 측정합니다.
이 데이터는 뉴 멕시코의 화이트 샌드 테스트 시설과 영국 켄트 대학교의 과학자들에 의해 검사되는데, 여기서 초고속 테스트는 통제 된 조건에서 수행됩니다. 켄트 대학 (University of Kent)의 SDS 공동 연구자 및 공동 작업자 인 Mark Burchell 박사는 다음과 같이 Space Magazine에 이메일을 통해 말했습니다.
“아이디어는 멀티 레이어 장치입니다. 각 레이어를 통과하면서 시간이 걸립니다. 레이어에서 신호를 삼각 측량하면 해당 레이어에서 위치를 얻을 수 있습니다. 두 번의 위치는 속도를 제공합니다… 속도와 방향을 알고 있다면 먼지의 궤도를 얻을 수 있고 그것이 깊은 우주 (천연 먼지)에서 나왔거나 위성과 비슷한 지구 궤도에 있는지 여부를 알려줄 수 있습니다. 전자식이기 때문에이 모든 것이 실시간으로 이루어집니다.”
이 데이터는 과학자들이 충돌 위험을 모니터링하고 공간에 소규모 잔해가 어떻게 존재하는지 더 정확하게 추정 할 수있게함으로써 ISS의 안전성을 향상시킬 것입니다. 언급 한 바와 같이, 궤도에서 더 큰 파편 조각은 정기적으로 모니터링됩니다. 이것들은 대략 야구의 크기 인 대략 20,000 개의 물체와 대리석의 크기 인 대략 50,000의 물체로 구성됩니다.
그러나 SDS는 직경이 50 미크론에서 1 밀리미터 인 물체에 초점을 맞추고 있습니다. 비록 작지만이 물체가 28,000km / h (17,500mph) 이상의 속도로 움직인다는 사실은 여전히 위성과 우주선에 심각한 피해를 줄 수 있음을 의미합니다. NASA는 이러한 물체를 파악하고 인구가 실시간으로 어떻게 변하고 있는지 파악함으로써 궤도 잔해 문제가 악화되고 있는지 판단 할 수 있습니다.
잔해 상황이 어떤지 알면이를 완화 할 방법을 찾는 것이 본질적입니다. 이 기능은 ISS에서 작동 할 때 유용 할뿐만 아니라 SLS (Space Launch System)와 Orion 캡슐이 우주로 향하는 몇 년 동안 유용 할 것입니다. Burchell이 덧붙이면서 충돌 가능성과 충돌의 원인을 알면 우주선 설계, 특히 차폐가 관련된 위치를 알려주는 데 도움이됩니다.
“위험을 안다면 미래의 미션 디자인을 조정하여 영향으로부터 보호 할 수 있거나 위성 제조업체에 더 적은 파편을 만들도록 지시 할 때 더 설득력이있다”고 그는 말했다. "또는 오래된 위성 / 정리를 없애고 작은 규모의 파편으로 지구 궤도를 샤워하기 전에 쓰레기를 제거해야하는지 알고 있습니다."
Jer Chyi Liou 박사는 SDS의 공동 연구자이자 NASA의 궤도 파편 담당 수석 과학자이자 Johnson Space Center의 궤도 파편 프로그램 사무소의 프로그램 관리자이기도합니다. 이메일을 통해 Space Magazine에 설명한대로 :
“밀리미터 크기의 궤도 잔해물은 가장 높은 침투 위험 LEO (Low Earth Orbit Orbit) 궤도에있는 대부분의 운영 우주선에 SDS 임무는 두 가지 목적으로 사용됩니다. 먼저, SDS는 ISS 고도에서 작은 잔해물에 대한 유용한 데이터를 수집합니다. 둘째,이 임무는 SDS의 기능을 시연하고 NASA가 미래에 더 높은 LEO 고도에서 밀리미터 크기의 파편에 대한 직접 측정 데이터를 수집 할 수있는 미션 기회를 찾을 수있게합니다. LEO의 미래 우주 임무를 더 잘 보호하기위한 효과적인 완화 조치”
이 실험의 결과는 우주 왕복선 프로그램에서 얻은 이전 정보를 기반으로합니다. 셔틀이 지구로 돌아 왔을 때 엔지니어 팀은 충돌이 발생한 하드웨어를 검사하여 파편의 크기와 충격 속도를 결정했습니다. SDS는 또한 잔해에서 우주선까지의 위험이 ISS 고도보다 높은 고지대에서 향후 임무를위한 충격 센서 기술의 실행 가능성을 검증하고 있습니다.
