Desde la década de 1960, La NASA y otras agencias espaciales han estado enviando cada vez más material a la órbita. Entre las etapas gastadas de los cohetes, impulsores gastados, y satélites que desde entonces se han vuelto inactivos, no ha habido escasez de objetos artificiales flotando allí. Tiempo extraordinario, esto ha creado el problema significativo (y creciente) de los desechos espaciales, que representa una seria amenaza para la Estación Espacial Internacional (ISS), satélites activos y naves espaciales.

Mientras que las piezas más grandes de escombros, que van desde 5 cm (2 pulgadas) a 1 metro (1,09 yardas) de diámetro, son monitoreadas regularmente por la NASA y otras agencias espaciales, las piezas más pequeñas son indetectables. Combinado con lo comunes que son estos pequeños trozos de escombros, esto hace que los objetos que miden aproximadamente 1 milímetro de tamaño sean una seria amenaza. Para abordar esto, la ISS confía en un nuevo instrumento conocido como Sensor de desechos espaciales (SDS).

Este sensor de impacto calibrado, que está montado en el exterior de la estación, monitorea los impactos causados ​​por los desechos espaciales a pequeña escala. El sensor se incorporó a la ISS en septiembre, donde monitoreará los impactos durante los próximos dos o tres años. Esta información se utilizará para medir y caracterizar el entorno de desechos orbitales y ayudar a las agencias espaciales a desarrollar contramedidas adicionales.

Mide aproximadamente 1 metro cuadrado (~ 10,76 pies²), la SDS está montada en un sitio de carga útil externo que se enfrenta al vector de velocidad de la ISS. El sensor consta de una fina capa frontal de Kapton, una película de poliimida que se mantiene estable a temperaturas extremas, seguida de una segunda capa ubicada a 15 cm (5,9 pulgadas) detrás de ella. Esta segunda capa de Kapton está equipada con sensores acústicos y una rejilla de cables resistivos, seguido de un tope trasero integrado en un sensor.

Esta configuración permite que el sensor mida el tamaño, velocidad, dirección, tiempo, y la energía de los pequeños desechos con los que entra en contacto. Mientras que los sensores acústicos miden el tiempo y la ubicación de un impacto penetrante, la cuadrícula mide los cambios en la resistencia para proporcionar estimaciones del tamaño del impactador. Los sensores en el tope trasero también miden el agujero creado por un impactador, que se utiliza para determinar la velocidad del impactador.

Luego, estos datos son examinados por científicos en las instalaciones de prueba de White Sands en Nuevo México y en la Universidad de Kent en el Reino Unido. donde las pruebas de hipervelocidad se realizan en condiciones controladas. Como el Dr. Mark Burchell, uno de los coinvestigadores y colaboradores de la SDS de la Universidad de Kent, le dijo a Universe Today por correo electrónico:

"La idea es un dispositivo de múltiples capas. Obtienes un tiempo al pasar por cada capa. Al triangular señales en una capa, obtienes una posición en esa capa. Por lo tanto, dos tiempos y posiciones dan una velocidad ... Si conoces la velocidad y la dirección puede obtener la órbita del polvo y eso puede decirle si probablemente proviene del espacio profundo (polvo natural) o si está en una órbita terrestre similar a la de los satélites, por lo que es probable que se trate de escombros. Todo esto en tiempo real, ya que es electrónico ".

Estos datos mejorarán la seguridad a bordo de la ISS al permitir a los científicos monitorear los riesgos de colisiones y generar estimaciones más precisas de cómo existen los desechos a pequeña escala en el espacio. Como se ha señalado, las piezas más grandes de escombros en órbita se controlan con regularidad. Estos consisten en aproximadamente 20, 000 objetos del tamaño aproximado de una pelota de béisbol, y 50 adicionales, 000 que son del tamaño de una canica.

Sin embargo, la SDS se centra en objetos que tienen entre 50 micrones y 1 milímetro de diámetro, que se cuentan por millones. Aunque diminuto, el hecho de que estos objetos se muevan a velocidades superiores a 28, 000 km / h (17, 500 mph) significa que aún pueden causar daños significativos a satélites y naves espaciales. Al poder tener una idea de estos objetos y cómo su población está cambiando en tiempo real, La NASA podrá determinar si el problema de los desechos orbitales está empeorando.

Saber cómo es la situación de los escombros allá arriba también es intrínseco para encontrar formas de mitigarla. Esto no solo será útil cuando se trata de operaciones a bordo de la ISS, pero en los próximos años, cuando el Space Launch System (SLS) y la cápsula Orion salgan al espacio. Como agregó Burchell, sabiendo cuán probables serán las colisiones, y qué tipo de daño pueden causar, ayudará a informar el diseño de las naves espaciales, especialmente en lo que respecta al blindaje.

"[Una] vez que conoce el peligro, puede ajustar el diseño de misiones futuras para protegerlas de los impactos, o es más persuasivo cuando les dice a los fabricantes de satélites que tienen que crear menos escombros en el futuro, ", dijo." O sabes si realmente necesitas deshacerte de los viejos satélites / basura antes de que se rompa y bañe la órbita terrestre con escombros de pequeña escala ".

Dr. Jer Chyi Liou, además de ser co-investigador en la SDS, También es el Científico Jefe de la NASA para Debris Orbitales y el Gerente de Programa de la Oficina del Programa de Desechos Orbitales en el Centro Espacial Johnson. Como explicó a Universe Today por correo electrónico:

"Los objetos de desechos orbitales de tamaño milimétrico representan el mayor riesgo de penetración para la mayoría de las naves espaciales operativas en órbita terrestre baja (LEO). La misión SDS tendrá dos propósitos. Primero, la SDS recopilará datos útiles sobre pequeños escombros a la altitud de la ISS. Segundo, La misión demostrará las capacidades de la SDS y permitirá a la NASA buscar oportunidades de misión para recopilar datos de medición directa en escombros de tamaño milimétrico en altitudes LEO más altas en el futuro, datos que serán necesarios para evaluaciones de riesgo de impacto de escombros orbitales confiables y rentables. medidas de mitigación para proteger mejor las futuras misiones espaciales en LEO ".

Los resultados de este experimento se basan en información previa obtenida por el programa del Transbordador Espacial. Cuando los transbordadores regresaron a la Tierra, equipos de ingenieros inspeccionaron el hardware que sufrió colisiones para determinar el tamaño y la velocidad de impacto de los escombros. La SDS también está validando la viabilidad de la tecnología de sensores de impacto para futuras misiones a mayores altitudes, donde los riesgos de los escombros a las naves espaciales son mayores que en la altitud de la EEI.