• Monday July 15,2019

Plat Lesen 'Satelit' Boleh Mencegah Bencana di Orbit Bumi Rendah

Anonim

Ruang mungkin kelihatan luas, tetapi ia sebenarnya cukup padat berhampiran Bumi.

Sejak beberapa tahun yang lalu, lebih daripada 1, 300 satelit aktif mengorbit Bumi, selain daripada puluhan ribu satelit mati, roket yang dibuang dan bit dan potongan lain yang terkumpul di angkasa dalam tempoh 60 tahun sejak Sputnik, berukuran dari softballs ke sekolah bas. Apabila kita menghidupkan radar baru dalam beberapa tahun yang dapat melihat kepingan yang lebih kecil, kita akan melihat berjuta-juta mereka.

Dan ia akan terus menjadi semakin ramai, kerana di sini datang CubeSats! Satelit bersaiz makan tengah hari ini adalah murah untuk membina dan melancarkan-dan mereka sangat berguna untuk eksperimen saintifik, komunikasi dan juga keselamatan negara. Akibatnya, kebanyakannya menduduki orbit Bumi yang rendah, rantau ruang sekitar 1, 200 batu Bumi. India melepaskan lebih dari seratus CubeSats dalam satu pelancaran pada bulan Februari, Rusia melancarkan 72 dalam satu tembakan pada bulan Julai, dan itu hanya permulaan.

Dan CubeSats tidak satu-satunya perkara yang mengisi LEO. Beberapa syarikat sedang merancang konstelasi ratusan atau ribuan satelit untuk menyediakan perkhidmatan internet di seluruh dunia. Terdapat banyak perkara menggeledah di sekitar sana.

Ini boleh jadi masalah. Dalam filem Gravity, ruang kosong hampir membunuh Sandra Bullock. Dan sementara Gravity adalah fiksyen, bahaya ruang kosong bukan sekadar makanan untuk filem tindakan futuristik.

Para saintis yang belajar ruang telah lama bimbang tentang kesan Kessler-atau ketakutan yang objek di orbit Bumi rendah (LEO) begitu banyak sehingga perlanggaran mana-mana boleh membuat reaksi rantaian yang melarikan diri. Satu perlanggaran bermakna lebih banyak ruang kosong, yang akan bertembung dengan objek lain dan mewujudkan lebih banyak ruang kosong, infinitum iklan.

Apabila anda menganggap betapa beratnya kami bergantung kepada teknologi berasaskan satelit-komunikasi, GPS, ramalan cuaca-mudah untuk melihat bagaimana perlanggaran dalam ruang dengan cepat dapat menjadi bencana.

Seseorang harus menonton di mana semuanya berjalan.

Menjaga Tracking

Jadi bagaimana kita menjejaki semua satelit ini? Saat ini, itu tugas Rangkaian Pengawasan Ruang Angkasa AS, tetapi mereka tidak dapat memberitahu satelit mana yang hanya dengan melihatnya. Yang membuat sukar untuk diramal di mana mereka pergi, dan siapa yang perlu diperingatkan jika mereka memerlukan satu satelit untuk mengelak dari jalan yang lain.

Di Makmal Kebangsaan Los Alamos, kami berharap dapat mengubahnya. Sebagai makmal keselamatan kebangsaan, misi kami adalah untuk mencari penyelesaian saintifik kepada beberapa masalah paling rumit di dunia - yang termasuk menjaga satelit dan kapal angkasa kami selamat. Oleh itu, kami sedang membangunkan "plat lesen" optik yang kami harap akan satu hari perjalanan ke atas setiap objek yang masuk ke luar angkasa-sama ada CubeSat, satelit berbilang juta dolar atau kapal angkasa berawak yang membolehkan pemerhati alasan untuk mengetahui dengan tepat apa jenis satelit itu, apa syarikat atau negara yang memilikinya dan jalan orbit apa yang diikutinya.

Disebut Pengenal Optik Sumber yang Sangat Rendah-atau ELROI-plat lesen ini akan memancarkan corak berkelip yang unik. Apa yang anda perlu lakukan ialah menonton corak dan melihatnya dalam pangkalan data pendaftaran untuk mengenal pasti satelit. Masalah selesai.

Tetapi bagaimana anda dapat melihat penunjuk laser pada satelit beratus batu jauh dari tanah?

A Whole Bag of Tricks

Pertama, anda menunjukkan teleskop kecil yang agak murah di satelit. Kedua, cahaya datang dari laser, jadi ia adalah warna merah yang tepat (638 nanometer panjang gelombang, warna yang sama dengan penunjuk laser yang paling merah). Penapis di teleskop menghalang segalanya tetapi warna itu, jadi anda tidak bimbang tentang silau dari cahaya matahari memantul kapal angkasa.

Ketiga, anda menggunakan kamera yang sangat sensitif. Kita akan melihat kira-kira lima foton, atau zarah cahaya, sesaat. (Sebagai perbandingan: apabila anda melihat bintang paling pucat yang anda dapat lihat pada malam yang sangat gelap, anda melihat beberapa ribu foton sesaat.) Akhirnya, berkedip tepat pada masanya. Apabila anda melihat sekelip mata, anda tahu betul-betul apabila yang akan datang akan berlaku, dan anda boleh mengabaikan semua cahaya yang berlaku dalam masa yang sama.

Kemudian keajaiban pemprosesan digital masuk ELROI mengedip nombor siri binari, kira-kira seratus berkelip (1 's) atau tidak berkedip (0 ' s) berturut-turut, mengulang corak keseluruhan beberapa kali sesaat. Kami menggunakan teleskop kami untuk menonton apabila satelit melepasi kepala kami, dari cakrawala hingga hujung dalam beberapa minit. Kami mengumpul 5 foton setiap saat dan menyusunnya bersama untuk memasang nombor siri.

Apabila anda membaca sedikit foton, anda tidak akan pasti sama ada setiap bit adalah satu atau satu sifar. Tetapi nombor siri ini direka bentuk dengan kod-kod pengesali ralat, jadi jika anda hanya mendapat 90 peratus daripada bit yang betul, anda masih boleh memadankannya dengan satelit tertentu (seperti detektif dengan hanya tiga huruf pertama plat lesen bahawa dia tahu berada di Ford Fiesta).

Pergi untuk Pelancaran

Pada musim panas ini, kami menghantar unit penerbangan pertama kami ke New Mexico Tech, yang dipasang di CubeSat yang akan dilancarkan pada awal tahun 2018. Pada masa ini, ELROI adalah papan litar kira-kira empat inci persegi dan tebal inci, tetapi kami menjangka tidak lama lagi akan mengecilkan kepada saiz setem pos.

Matlamat lain adalah untuk menjadikan teknologi ini cukup murah (di bawah $ 1, 000) bahawa kelas sekolah menengah yang menghantar CubeSat ke LEO dapat membelinya. (Bagi satelit yang masuk ke orbit geosynchronous-lebih daripada 22, 000 batu di atas Bumi-kos akan lebih tinggi kerana cahaya yang lebih cerah dan panel solar yang lebih besar diperlukan.)

Sebaik sahaja kita memenuhi matlamat ini, kami mengharapkan ELROI menjadi alat yang berguna di kedua-dua objek mengenal pasti di ruang angkasa dan, akhirnya, mengurangkan jumlah kekacauan. Kerana, pada masa depan yang tidak terlalu jauh, banyak sampah di angkasa akan mengharuskan kita membawa objek kembali ke Bumi. Sudahpun saintis dan jurutera bekerja untuk membangunkan robot dan teknologi lain yang boleh merampas satelit yang tidak berfungsi dari orbit. Walau bagaimanapun, perjanjian kami memerlukan anda tahu apa yang anda ambil. Anda tidak boleh pergi ke ruang angkasa dan berkata, "Ini adalah sampah, " dan seret ke bawah. Anda perlu tahu dengan tepat apa yang ada dan siapa yang dimiliki, dan kemudian mendapatkan kebenaran. ELROI akan membuatnya mungkin.

Ruang hanya akan menjadi lebih penting kerana negara-negara dan syarikat-syarikat cuba untuk mendapatkan kelebihan terhadap musuh dan pesaing mereka. Tetapi kita tidak boleh lagi menganggap ruang sebagai domain yang tidak terhingga. Harapan kami ialah, dengan membangunkan plat lesen optik ini, kami dapat mengembangkan kehadiran kami di angkasa sementara serentak menjadikannya sedikit kurang sesak.

David Palmer adalah ahli astrofizik dan penyiasat utama Pengenalpastian Optik Sumber Rendah (ELROI) dalam kumpulan Space and Remote Sensing di Los Alamos National Laboratory.


Artikel Yang Menarik

Ia Mudah Tidak Berterasan Apabila Anda Memiliki Shell yang Baik

Ia Mudah Tidak Berterasan Apabila Anda Memiliki Shell yang Baik

Aesop tidak pernah menulis cerita mengenai siput. Sekiranya dia menulis tentang moluska air tawar tertentu, moral mungkin Boldness berasal dari cangkang yang kuat atau mungkin Siput ceroboh mendapat chomped. Tetapi kerana siput dan shell berubah-ubah adalah nyata, pelajaran mereka lebih berkaitan dengan cara-cara evolusi yang pelik

Tadpoles Dapatkan Piggyback Rides untuk Melarikan diri dari Kapten Cannibal

Tadpoles Dapatkan Piggyback Rides untuk Melarikan diri dari Kapten Cannibal

Berenang di kolam kanibal selepas ditinggalkan oleh orang tua adalah keadaan yang sangat suram. Tetapi berudu yang mendapati dirinya di sini tidak menanti nasibnya. Sebaliknya, ia cuba untuk melompat ke belakang mana-mana katak yang melawat dan menaiki perjalanan ke keselamatan. Walaupun katak tidak berminat untuk menyelamatkan, tadpole bersedia untuk menyelamatkan dirinya sendiri

Skimmer ATM cetak 3D yang canggih, kelihatan di LA

Skimmer ATM cetak 3D yang canggih, kelihatan di LA

Kami sering menulis mengenai perkara-perkara yang menakjubkan, menawan, dan tidak masuk akal yang membolehkan pencetak 3D dapat: lihat kerang kepiting hermit yang hebat, pesawat ruang angkasa yang dibuat daripada kerang dan keju tulen, "Segitiga Penrose" yang dibajak "bajakan". Tetapi mesin yang boleh membuat apa-apa objek fizikal dengan menggunakan hanya serbuk resin juga boleh beralih kepada hujung yang lebih jahat

Lebih banyak tanda-tanda kekacauan di Ruapehu di New Zealand

Lebih banyak tanda-tanda kekacauan di Ruapehu di New Zealand

Semalam saya menyebutkan Lapangan Vulkanik Auckland - gugusan gunung berapi di bawah bandar terbesar di New Zealand. Walaupun Auckland Volcanic Field adalah wilayah untuk memantau aktiviti, tidaklah dengan tembakan panjang, wilayah gunung berapi paling aktif di Pulau Utara. Baru-baru ini, mantel itu akan menjadi milik Ruapehu, di ujung selatan Zon Vulkan Taupo

DARPA Kehilangan Hubungi dengan Mach 20  "Hypersonic Glider " Semasa Penerbangan Ujian

DARPA Kehilangan Hubungi dengan Mach 20 "Hypersonic Glider " Semasa Penerbangan Ujian

Ia adalah minggu yang besar untuk pesawat ketenteraan eksperimen, dengan kapal angkasa X-37B pesawat rahsia Tentera Udara dan tentera bio bertenaga "Green Hornet" Tentera Laut kedua-duanya mencapai penerbangan ujian yang berjaya. Tetapi yang paling bercita-cita tinggi - peluncur hipersonik HTV-2 di bawah pembangunan oleh Agensi Projek Penyelidikan Advanced Defense (DARPA) -menghubung dengan pengendalinya semasa ia dijalankan

Daging: di mana fisiologi memenuhi rasa

Daging: di mana fisiologi memenuhi rasa

Lembaga charcuterie adalah iringan yang sempurna untuk mana-mana pengumpulan dan saingan plat keju sebagai orang ramai. Ia penyelenggaraan yang rendah, lazat, dan hampir pasti akan mempunyai rasa atau tekstur untuk merayu kepada selera yang terpilih. Daging datang dalam pelbagai tekstur, kandungan lemak, dan perisa, yang berbeza spesies untuk spesies dan juga dalam haiwan yang sama