Sejak tahun 1960-an, NASA dan agensi angkasa lain telah menghantar lebih banyak barang ke orbit. Di antara tahap roket yang dihabiskan, penggalak yang dibelanjakan, dan satelit yang sejak itu tidak aktif, tidak ada kekurangan objek buatan yang melayang di atas sana. Seiring berjalannya waktu, ini telah mewujudkan masalah serpihan ruang angkasa yang ketara (dan berkembang), yang menimbulkan ancaman serius kepada Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS), satelit aktif dan kapal angkasa.
Walaupun serpihan yang lebih besar - berukuran antara 5 cm (2 inci) hingga 1 meter (1,09 ela) diameter - dipantau secara berkala oleh NASA dan agensi angkasa lain, kepingan yang lebih kecil tidak dapat dikesan. Digabungkan dengan seberapa umum serpihan kecil ini, ini menjadikan objek yang berukuran kira-kira 1 milimeter menjadi ancaman serius. Untuk mengatasi hal ini, ISS bergantung pada instrumen baru yang dikenal sebagai Space Debris Sensor (SDS).
Sensor hentaman yang dikalibrasi ini, yang dipasang di bahagian luar stesen, memantau impak yang disebabkan oleh serpihan ruang berskala kecil. Sensor dimasukkan ke dalam ISS pada bulan September, di mana ia akan memantau impak untuk dua hingga tiga tahun ke depan. Maklumat ini akan digunakan untuk mengukur dan mencirikan persekitaran serpihan orbit dan membantu agensi ruang angkasa mengembangkan tindakan balas tambahan.
Berukuran kira-kira 1 meter persegi (~ 10.76 kaki persegi), SDS dipasang di laman muatan luaran yang menghadap vektor halaju ISS. Sensor terdiri daripada lapisan depan nipis Kapton - filem polimida yang tetap stabil pada suhu yang melampau - diikuti oleh lapisan kedua yang terletak 15 cm (5,9 inci) di belakangnya. Lapisan Kapton kedua ini dilengkapi dengan sensor akustik dan grid wayar resistif, diikuti dengan backstop yang disematkan dengan sensor.
Konfigurasi ini membolehkan sensor mengukur ukuran, kelajuan, arah, waktu, dan tenaga dari serpihan kecil yang bersentuhan dengannya. Walaupun sensor akustik mengukur masa dan lokasi impak penembusan, grid mengukur perubahan rintangan untuk memberikan anggaran ukuran impak. Sensor di bahagian belakang juga mengukur lubang yang dibuat oleh impaktor, yang digunakan untuk menentukan halaju impak.
Data ini kemudian diperiksa oleh saintis di White Sands Test Facility di New Mexico dan di University of Kent di UK, di mana ujian hypervelocity dijalankan dalam keadaan terkawal. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Mark Burchell, salah seorang penyelidik bersama dan kolaborator di SDS dari University of Kent, kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Ideanya adalah peranti pelbagai lapisan. Anda mendapat masa semasa anda melewati setiap lapisan. Dengan segitiga isyarat dalam lapisan anda mendapat kedudukan di lapisan itu. Jadi dua kali dan kedudukan memberikan halaju ... Sekiranya anda mengetahui kelajuan dan arahnya, anda boleh mendapatkan orbit debu dan itu dapat memberitahu anda apakah kemungkinan berasal dari ruang dalam (debu semula jadi) atau berada di orbit bumi yang serupa dengan satelit, begitu juga kemungkinan serpihannya. Semua ini dalam masa nyata kerana ia elektronik. "
Data ini akan meningkatkan keselamatan di atas ISS dengan membolehkan para saintis memantau risiko perlanggaran dan menghasilkan anggaran yang lebih tepat tentang bagaimana serpihan berskala kecil wujud di angkasa. Seperti yang dinyatakan, serpihan serpihan yang lebih besar di orbit dipantau secara berkala. Ini terdiri daripada kira-kira 20,000 objek yang berukuran besbol, dan 50,000 tambahan yang seukuran guli.
Walau bagaimanapun, SDS difokuskan pada objek yang berdiameter antara 50 mikron hingga 1 milimeter, yang berjumlah berjuta-juta. Walaupun kecil, fakta bahawa benda-benda ini bergerak dengan kecepatan lebih dari 28.000 km / jam (17.500 mph) bererti bahawa benda-benda ini masih dapat menyebabkan kerosakan yang besar pada satelit dan kapal angkasa. Dengan dapat memahami objek-objek ini dan bagaimana populasi mereka berubah dalam masa nyata, NASA akan dapat menentukan apakah masalah puing-puing orbit semakin parah.
Mengetahui bagaimana keadaan puing-puing itu juga ada hakikatnya untuk mencari jalan untuk mengurangkannya. Ini tidak hanya akan berguna ketika datang ke operasi di ISS, tetapi pada tahun-tahun mendatang ketika Space Launch System (SLS) dan kapsul Orion masuk ke ruang angkasa. Seperti yang ditambahkan oleh Burchell, mengetahui kemungkinan berlakunya perlanggaran, dan jenis kerosakan apa yang mereka dapat, akan membantu memberitahu reka bentuk kapal angkasa - terutama yang berkaitan dengan perisai.
"[Sekiranya] anda mengetahui bahaya, anda dapat menyesuaikan reka bentuk misi masa depan untuk melindungi mereka dari kesan, atau anda lebih meyakinkan ketika memberitahu pengeluar satelit mereka harus membuat serpihan yang lebih sedikit di masa depan," katanya. "Atau anda tahu jika anda benar-benar perlu menyingkirkan satelit / sampah lama sebelum ia pecah dan menghujani orbit bumi dengan serpihan skala mm kecil."
Jer Chyi Liou, selain menjadi penyelidik bersama di SDS, juga merupakan Ketua Saintis NASA untuk Orbital Debris dan Pengurus Program untuk Pejabat Program Serpihan Orbital di Johnson Space Center. Seperti yang dijelaskannya kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Objek serpihan orbit berukuran milimeter mewakili risiko penembusan tertinggi kepada sebahagian besar kapal angkasa operasi di orbit Bumi rendah (LEO). Misi SDS akan melayani dua tujuan. Pertama, SDS akan mengumpulkan data berguna mengenai serpihan kecil di ketinggian ISS. Kedua, misi akan menunjukkan kemampuan SDS dan membolehkan NASA mencari peluang misi untuk mengumpulkan data pengukuran langsung pada serpihan berukuran milimeter pada ketinggian LEO yang lebih tinggi pada masa akan datang - data yang akan diperlukan untuk penilaian risiko risiko kesan serpihan orbit yang boleh dipercayai -langkah pengurangan yang berkesan untuk melindungi misi ruang angkasa masa depan di LEO dengan lebih baik. "
Hasil dari eksperimen ini berdasarkan maklumat sebelumnya yang diperoleh oleh program Space Shuttle. Ketika pesawat ulang-alik kembali ke Bumi, pasukan jurutera memeriksa perkakasan yang mengalami perlanggaran untuk menentukan ukuran dan halaju serpihan. SDS juga mengesahkan daya maju teknologi sensor impak untuk misi masa depan di ketinggian yang lebih tinggi, di mana risiko dari serpihan ke kapal angkasa lebih besar daripada di ketinggian ISS.
