Desde 1960, A NASA e outras agências espaciais têm enviado cada vez mais coisas para a órbita. Entre os estágios gastos dos foguetes, reforços gastos, e satélites que desde então se tornaram inativos, não faltaram objetos artificiais flutuando por lá. Hora extra, isso criou o problema significativo (e crescente) de detritos espaciais, que representa uma séria ameaça para a Estação Espacial Internacional (ISS), satélites ativos e espaçonaves.

Enquanto os pedaços maiores de destroços - variando de 5 cm (2 polegadas) a 1 metro (1,09 jardas) de diâmetro - são monitorados regularmente pela NASA e outras agências espaciais, as peças menores são indetectáveis. Combinado com o quão comum esses pequenos fragmentos são, isso torna os objetos que medem cerca de 1 milímetro de tamanho uma ameaça séria. Para endereçar isto, a ISS está contando com um novo instrumento conhecido como Sensor de Detritos Espaciais (SDS).

Este sensor de impacto calibrado, que é montado no exterior da estação, monitora os impactos causados ​​por detritos espaciais de pequena escala. O sensor foi incorporado ao ISS em setembro, onde monitorará os impactos nos próximos dois a três anos. Essas informações serão usadas para medir e caracterizar o ambiente de detritos orbitais e ajudar as agências espaciais a desenvolver contra-medidas adicionais.

Medindo cerca de 1 metro quadrado (~ 10,76 pés²), o SDS é montado em um local de carga útil externo voltado para o vetor de velocidade da ISS. O sensor consiste em uma fina camada frontal de Kapton - um filme de poliimida que permanece estável em temperaturas extremas - seguida por uma segunda camada localizada 15 cm (5,9 polegadas) atrás dela. Esta segunda camada Kapton é equipada com sensores acústicos e uma grade de fios resistivos, seguido por um backstop integrado por sensor.

Esta configuração permite que o sensor meça o tamanho, Rapidez, direção, Tempo, e energia de quaisquer pequenos detritos com os quais entre em contato. Enquanto os sensores acústicos medem o tempo e a localização de um impacto penetrante, a grade mede as mudanças na resistência para fornecer estimativas do tamanho do impactador. Os sensores no batente também medem o orifício criado por um impactador, que é usado para determinar a velocidade do impactador.

Esses dados são então examinados por cientistas do White Sands Test Facility no Novo México e na Universidade de Kent, no Reino Unido, onde os testes de hipervelocidade são conduzidos sob condições controladas. Como Dr. Mark Burchell, um dos co-investigadores e colaboradores do SDS da Universidade de Kent, disse à Universe Today por e-mail:

"A ideia é um dispositivo multicamadas. Você obtém um tempo conforme passa por cada camada. Ao triangular os sinais em uma camada, você obtém a posição nessa camada. Portanto, duas vezes e posições fornecem uma velocidade ... Se você souber a velocidade e a direção, pode obter a órbita da poeira e isso pode dizer se ela provavelmente vem do espaço profundo (poeira natural) ou se está em uma órbita terrestre semelhante à dos satélites, então é provável que haja detritos. Tudo isso em tempo real, pois é eletrônico. "

Esses dados irão melhorar a segurança a bordo da ISS, permitindo que os cientistas monitorem os riscos de colisões e gerem estimativas mais precisas de como os detritos de pequena escala existem no espaço. Como observado, os pedaços maiores de destroços em órbita são monitorados regularmente. Estes consistem em cerca de 20, 000 objetos que têm o tamanho de uma bola de beisebol, e mais 50, 000 que são aproximadamente do tamanho de uma bola de gude.

Contudo, o SDS é focado em objetos que têm entre 50 mícrons e 1 milímetro de diâmetro, qual número na casa dos milhões. Embora minúsculo, o fato de que esses objetos se movem a velocidades de mais de 28, 000 km / h (17, 500 mph) significa que eles ainda podem causar danos significativos aos satélites e espaçonaves. Ao ser capaz de ter uma noção desses objetos e como sua população está mudando em tempo real, A NASA será capaz de determinar se o problema de detritos orbitais está piorando.

Saber como é a situação dos destroços lá em cima também é intrínseco para encontrar maneiras de mitigá-la. Isso não só será útil quando se trata de operações ao redor da ISS, mas nos próximos anos, quando o Sistema de Lançamento Espacial (SLS) e a cápsula Orion levarem para o espaço. Como Burchell acrescentou, sabendo a probabilidade de colisões, e quais tipos de danos eles podem causar, ajudará a informar o projeto da espaçonave - particularmente no que diz respeito à blindagem.

"Uma vez que você conhece o perigo, pode ajustar o projeto de missões futuras para protegê-las de impactos, ou você é mais persuasivo ao dizer aos fabricantes de satélites que eles precisam criar menos detritos no futuro, "ele disse." Ou você sabe se você realmente precisa se livrar de velhos satélites / lixo antes que se quebre e derrube a órbita terrestre com detritos em pequena escala. "

Dr. Jer Chyi Liou, além de ser um co-investigador da SDS, é também o cientista-chefe da NASA para detritos orbitais e gerente de programa do escritório do programa de detritos orbitais no Centro Espacial Johnson. Como ele explicou à Universe Today por e-mail:

"Os objetos de detritos orbitais de tamanho milimétrico representam o maior risco de penetração para a maioria das espaçonaves operacionais em órbita terrestre baixa (LEO). A missão SDS terá dois propósitos. Primeiro, o SDS irá coletar dados úteis sobre pequenos detritos na altitude da ISS. Segundo, a missão demonstrará as capacidades do SDS e permitirá que a NASA busque oportunidades de missão para coletar dados de medição direta em detritos de tamanho milimétrico em altitudes LEO mais altas no futuro - dados que serão necessários para avaliações de risco de impacto de detritos orbitais confiáveis ​​e econômicas medidas de mitigação para melhor proteger futuras missões espaciais em LEO. "

Os resultados desta experiência baseiam-se em informações anteriores obtidas pelo programa Space Shuttle. Quando os ônibus voltaram para a Terra, equipes de engenheiros inspecionaram o hardware que sofreu colisões para determinar o tamanho e a velocidade de impacto dos detritos. O SDS também está validando a viabilidade da tecnologia do sensor de impacto para futuras missões em altitudes mais elevadas, onde os riscos de detritos para a espaçonave são maiores do que na altitude da ISS.