Montato all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale, lo Space Debris Sensor (SDS) raccoglie informazioni su piccoli detriti orbitali. Credito:NASA
La Stazione Spaziale Internazionale non è l'unico veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra. Infatti, è accompagnato dal telescopio spaziale Hubble, satelliti all'interno del Sistema di osservazione della Terra, e più di 1, 000 altri veicoli spaziali operativi e CubeSats. Oltre alle navicelle spaziali, anche frammenti di detriti orbitali - oggetti creati dall'uomo che non hanno più uno scopo nello spazio - sono in orbita.
Con una stima di oltre 100 milioni di pezzi di detriti orbitali che misurano meno di un centimetro attualmente nell'orbita terrestre, possono essere troppo piccoli per essere rintracciati, ma molti sono abbastanza grandi da causare danni ai veicoli spaziali operativi.
La stazione spaziale dispone di scudi per detriti orbitali in atto per proteggere da detriti di dimensioni inferiori a 1,5 centimetri. I pezzi di detriti più grandi vengono tracciati dal controllo a terra, e se necessario, i propulsori della stazione spaziale possono essere utilizzati per allontanare in sicurezza la stazione dai detriti.
Lo Space Debris Sensor (SDS) monitorerà l'ambiente di piccoli detriti intorno alla stazione spaziale per due o tre anni, registrando i casi di detriti tra le dimensioni da .05 mm a .5 mm. Gli oggetti più grandi di 3 mm vengono monitorati da terra. Verrà lanciato per stazionare nel bagagliaio di uno SpaceX Dragon durante una missione di rifornimento non prima del 12 dicembre.
I detriti orbitali di appena 0,3 mm possono rappresentare un pericolo per i voli spaziali umani e le missioni robotiche.
"Detriti così piccoli possono potenzialmente danneggiare i sistemi di protezione termica esposti, tute spaziali, finestre e apparecchiature sensibili non schermate, " ha detto Joseph Hamilton, ricercatore principale del progetto. "Sulla stazione spaziale, può creare spigoli vivi sugli appigli lungo il percorso degli astronauti, che può anche causare danni alle tute."
La documentazione fotografica di un Micro Meteor Orbital Debris colpisce una delle finestre all'interno della Cupola della stazione spaziale. Lo Space Debris Sensor misurerà l'ambiente dei detriti orbitali per 2-3 anni per fornire rilevamento e registrazione dell'impatto. Credito:NASA
Una volta montato all'esterno del modulo Columbus a bordo della stazione spaziale, il sensore fornirà capacità di rilevamento e registrazione dell'impatto quasi in tempo reale.
Utilizzando un sistema acustico a tre strati, la SDS caratterizza la taglia, velocità, direzione e densità di queste piccole particelle. I primi due strati sono pensati per essere penetrati dai detriti. Questo sistema a doppia pellicola fornisce il tempo, posizione e velocità dei detriti, mentre lo strato finale - un paraschiena Lexan - fornisce la densità dell'oggetto.
Il primo e il secondo strato della SDS sono identici, dotato di sensori acustici e linee resistive larghe .075 mm. Se un pezzo di detriti danneggia il primo strato, taglia una o più linee resistive prima di urtare e attraversare il secondo strato. Finalmente, i detriti colpiscono la piastra antiritorno.
Sebbene il dispositivo antiritorno non verrà utilizzato per restituire nessuno dei campioni raccolti, abbinato ai primi due strati, fornisce ai ricercatori dati preziosi sui detriti che colpiscono l'SDS mentre sono in orbita.
"L'antiretro ha sensori per misurare la forza con cui viene colpito per stimare l'energia cinetica dell'oggetto che colpisce, "ha detto Hamilton. "Combinando questo con le misurazioni di velocità e dimensioni dai primi due strati, speriamo di calcolare la densità dell'oggetto."
I sensori acustici all'interno dei primi due strati misurano il tempo e la posizione dell'impatto utilizzando un semplice algoritmo di triangolazione. Finalmente, la combinazione di tempi di impatto e dati sulla posizione fornisce misurazioni dell'impatto e della direzione dei detriti.
I dati raccolti durante l'indagine SDS aiuteranno i ricercatori a mappare l'intera popolazione di detriti orbitali e a pianificare i futuri sensori oltre la stazione spaziale e l'orbita terrestre bassa, dove il rischio di danni da detriti orbitali è ancora più alto per i veicoli spaziali.
"L'ambiente dei detriti orbitali è in continua evoluzione e deve essere continuamente monitorato, " ha detto Hamilton. "Mentre l'atmosfera superiore provoca il decadimento dei detriti nelle orbite basse, nuovi lanci e nuovi eventi nello spazio si aggiungeranno alla popolazione".
