Слабые всплески электрической энергии, возникающие при столкновении объектов размером не больше ширины стержня карандаша, однажды смогут помочь аэрокосмическому сообществу отслеживать космический мусор диаметром менее одного миллиметра, тем самым снижая опасность для космических кораблей на околоземной орбите. По мере вывода на орбиту большего количества спутников потенциальная опасность космического мусора возрастает.
По данным Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), в настоящее время на орбите Земли вращается более 25 000 объектов диаметром более 10 сантиметров (4 дюйма). По оценкам, при расстоянии от 1 см до 10 см это число увеличивается примерно до 500 000. Если уменьшить его до 1 мм, получится 100 миллионов. Это все еще цифра на январь 2022 года. По оценкам, около Земли находится в общей сложности 170 миллионов кусков мусора общим весом 9000 тонн.
Часть обломков состоит из погибших спутников и ракет, которые их запустили. Другие представляют собой смесь гаек и болтов, фрагментов ракетных трубок и даже разных предметов, таких как потерянная сумка с инструментами космонавта. Космические агентства по всему миру вкладывают значительные средства в отслеживание этих объектов, но они — лишь верхушка пресловутого айсберга.
Наибольшее беспокойство вызывал очень мелкий мусор, особенно оставшийся после первых космических миссий, поскольку технологии, предназначенной для минимизации космического мусора, еще не существовало. Кроме того, растет количество мусора в результате случайных столкновений спутников и безответственных испытаний противоспутникового оружия, проводимых некоторыми странами. Некоторые из этих фрагментов размером всего лишь с пятна краски, но пятно краски, летящее со скоростью 22 000 миль (35 000 километров) в час, может нанести такой же ущерб, как и винтовочная пуля.
К сожалению, мелкие обломки трудно обнаружить и отследить, поскольку они недостаточно отражают солнечный свет или радиолокационные сигналы, чтобы их можно было обнаружить. В качестве альтернативы исследователи из Мичиганского университета работают по другому принципу.
Они обнаружили, что когда две частицы, даже маленькие, сталкиваются в космосе, они выделяют облако газа и мусора, создавая взрыв статического электричества, которое заряжает мусор. Можно не только обнаружить первоначальное столкновение, но и когда заряженные фрагменты ненадолго сближаются друг с другом, между ними возникают крошечные электрические искры.
По данным исследовательской группы, если два куска алюминия столкнутся на орбитальных скоростях, возникающие электрические импульсы могут быть обнаружены радиоантеннами высотой 26 метров (85 футов) на Земле, а также более крупными и более чувствительными антеннами в сети дальнего космоса НАСА (DSN).
Хотя эта идея получила поддержку как концепция, предстоит еще много работы, прежде чем она станет практической системой отслеживания. Существует множество факторов, которые контролируют частоту электрических сигналов, а также затухание, вызванное фоновыми радиосигналами и сигналами от мусора, проходящего через атмосферу Земли.
Следующими шагами будет использование DSN для поиска реальных сигналов из космоса и изучение данных сверхвысокоскоростных экспериментов в Военно-морской исследовательской лаборатории и Исследовательском центре Эймса НАСА. Кроме того, команда проведет эксперименты с использованием лазеров для запуска различных фрагментов на разных орбитальных скоростях для создания базы данных электрических излучений.
«Мы хотим знать, является ли объект твердым или мягким, потому что это повлияет на его орбиту и насколько он разрушительен», — сказал Моджтаба Ахаван-Тафти, старший научный сотрудник отдела климатических и космических наук и инженерии.