Forskere: Billig laser kan sikre rumfarten mod skrot-kollisioner
Rumfartens svøbe, rumskrot i kredsløb, kan uskadeliggøres med en forholdsvis billig laserkanon. Fire amerikanske forskere vil gerne have lov til at vise, at det er muligt.
Sådan forestiller de fire forskere sig, at laserkanonen skal opstilles. Når et stykke rumskrot i kredsløb er i færd med at nærme sig, begynder laseren at lyse på det. Belysningen får stumpen til at udsende fotoner, hvilket vil ændre skrotstumpens bane om Jorden - tilstrækkeligt til at undgå sammenstød med andre stumper rumskrot. (Grafik: James Mason m. fl.)
Læs også
-
Rumstation skifter kredsløb for at undgå sammenstød med rumskrot
Læs mere om
Dokumentation
Filer
Et af rumfartens værste problemer - den voksende mængde rumskrot, også kaldet Kessler-syndromet, som truer med at forhindre fremtidens rumfart - kan måske løses på en enkel måde og med acceptable omkostninger.
Alt, hvad der er nødvendigt, er at belyse skrottet med en 5 kW laserstråle hver dag i nogle timer. Det kunne være nok til at bremse syndromets udvikling og dermed sikre rumfarten, skriver fire amerikanske forskere en ny rapport.
Kessler-syndromet er en fremskrevet tilstand, hvor det vil være umuligt at sende rumfartøjer op, fordi de sandsynligvis vil ramme metalstykker i kredsløb. Faktum er, at mængden af farlige stykker metalskrot, som cirkulerer i et lavt kredsløb omkring Jorden, vokser hver dag.
Der er nu over 20.000 metalstumper, som følges nidkært med store radaranlæg, fordi de udgør en voksende fare for katastrofale sammenstød med rum-opsendelser.
Et stykke rumskrot i kredsløb - selv en løsrevet bolt - er meget farlig for rumfarten, fordi hastighedsforskellene i rummet er kolossale. Så selv et strejf af en mindre skrue kan sammenlignes med at blive beskudt med en riffel.
Nasa-forskeren Donald Kessler forudsagde allerede i 1978, at blot et enkelt, tilfældigt sammenstød mellem to rumfartøjer ville udløse en kaskade af affald i kredsløb, som i de følgende år atter og atter vil ramme hinanden og skabe store mængder af farlige fragmenter i kredsløb om Jorden.
Til sidst vil det ikke mere være muligt at sende et rumfartøj op, fordi sandsynligheden for at blive ramt vil være overvældende stor. Da vil Kessler-syndromet være fuldt udviklet.
Rumskrot truer i dag vigtige satellitter, såsom den europæiske rumfartsorganisation ESA's jordobservations-satellit, Envisat.
Menneskeskabt problem
Skrottet bevæger sig i orbitale baner, man kan regne på. Cirka 61 procent af de mange stumper, der holdes øje med i dag, kan i kraft af deres bane føres tilbage til to bestemte hændelser i rummet.
I 2007 demonstrerede Kina et nyt anti-satellit våben, som med succes ødelagte den kinesiske satellit, Fengyun 1C. Det skabte en veritabel sky af fragmenter i lavt kredsløb om Jorden. To år senere kolliderede to satellitter, som var ude af kontrol, Iridium 33 og Cosmos 2251, med samme ødelæggende virkning.
Blot disse to hændelser er ved at virkeliggøre Donald Kesslers mareridt, for i dag øges antallet af cirkulerende rumfragmenter dagligt, takket være de mange sammenstød mellem stumper af rumskrot.
En del af de tusinder af metalstykker synker til sidst så langt ned i deres kredsløb, at de bremses af de øverste luftlag i atmosfæren. Så bliver de til stjerneskud, der brænder op, og rumfarten har et problem mindre.
Men antallet af nye stumper overstiger mængden, der falder ned gennem atmosfæren. Kessler-syndromet, som vil umuliggøre fremtidens rumfart, er altså langsomt og sikkert under opbygning.
Ingen rumfartsnationer har til dato været i stand til at foreslå en god måde at løse problemet på. Kraftige lasere har været foreslået, men der kan ikke opnås politisk enighed om den løsning, fordi sådanne lasere også kan bruges som våben mod andre nationers satellitter, skriver magasinet Technology Review.
Laser uegnet som rumvåben
Men her kommer så den nye løsningsmulighed, foreslået af forskerne James Mason, Jan Stupl, William Marshall og Creon Levit. De vil bruge en laser på 5 kW - så lille en effekt, at den vil være uegnet som våben - til at belyse skrot-stumperne med. Hver stump skal belyses i nogle timer hver dag. Der er tale om teknologi, der findes i dag, og der er taget hensyn til laserstrålens spredning i atmosfæren.
Cirka 10 stumper kan løbende belyses på den måde. Og det vil få skrot-stumperne til at afgive en strøm af fotoner, som vil ændre stumpens bane om Jorden. Det er langt fra nok til at sænke hastigheden så meget, at stumpen falder hurtigt ned gennem atmosfæren, men tilstrækkeligt til at forhindre endnu et sammenstød.
Belysningsmetoden kan derfor ikke fjerne rumskrottet hurtigere, end det ellers selv ville falde ned - det vil sige i løbet af nogle århundreder i de værste tilfælde. Men ved at forhindre nye kollisioner kan tilførslen af stumper i kredsløb sænkes ned under den mængde, der hele tiden falder ned af sig selv. Dermed kan Kessler-syndromet bremses og forhindres.
Sådan et 5 kW-system vil efter forskernes vurdering koste mellem 5 og 10 millioner kroner. Det vil i teorien kunne forhindre 39 procent af de værste sammenstød. Et 10 kW-system kan forhindre 46 procent.
Næste skridt er at få lov til at demonstrere, at princippet virker.
