Bayangkan diri anda sebagai angkasawan yang melakukan eksperimen saintifik dan aerobatik yang mengagumkan. Radio Misi Kawalan yang harus dipindahkan oleh semua kakitangan stesen angkasa ke kenderaan penyelamat kerana sekeping serpihan ruang maut menuju ke arah anda.
Senario ini bukan fiksyen sains. Pada bulan Jun 2011, Majalah Angkasa melaporkan bahawa "enam anak kapal di Stesen Angkasa Antarabangsa diberitahu untuk berlindung di ... dua kapal angkasa Rusia Soyuz." Apabila lebih banyak satelit mencapai akhir hayat operasi mereka, akan ada lebih banyak kecemasan sampah di angkasa dan di darat, tidak diragukan lagi dengan hasil yang kurang menyenangkan. Masyarakat muda ruang angkasa kita sejauh ini bernasib baik: ISS dapat menghindari sampah ruang angkasa, dan satelit yang tidak terkawal jatuh dengan syukurnya jatuh ke lautan. Tetapi suatu hari nasib kita akan habis.
Namun, ada harapan. Makalah baru bertajuk Mengeluarkan Serpihan Orbital dengan Laser yang diterbitkan di arXiv mencadangkan penggunaan sistem laser berdenyut berkuasa tinggi dari Bumi untuk membuat jet plasma pada serpihan serpihan ruang, memperlahankannya sedikit, menyebabkan mereka masuk semula dan terbakar di atmosfer atau jatuh ke laut.
Claude Phipps dan pasukannya dari sebuah syarikat berteknologi tinggi bernama Photonic Associates menggariskan kaedah mereka, yang disebut Laser Orbital Debris Removal (LODR) yang menggunakan teknologi laser berusia 15 tahun yang kini sudah tersedia.
Pasukan itu menyedari bahawa "tiga puluh lima tahun pengemasan yang buruk di ruang angkasa telah mencipta beberapa ratus ribu kepingan ruang yang lebih besar daripada satu cm di ... orbit Bumi rendah (LEO)." Ini mungkin tidak kelihatan seperti objek besar, tetapi dengan ketumpatan tenaga dinamit, bahkan cip cat yang besar dapat menyebabkan kerosakan besar.
Membuang puing-puing adalah tugas yang mendesak kerana jumlah puing-puing yang ada di ruang angkasa menimbulkan "pelarian cascading", dengan objek bertabrakan satu sama lain, sehingga menghasilkan serpihan lebih banyak lagi.
Terdapat penyelesaian lain selain membuat jet plasma, tetapi cenderung tidak berkesan dan lebih mahal. Laser dapat digunakan untuk menggiling objek menjadi debu, tetapi ini akan membuat semburan lebur yang tidak terkawal, menjadikan masalahnya semakin buruk.
Memegang objek atau memasang kit de-orbit boleh menjadi berkesan. Sayangnya, mereka memerlukan banyak bahan bakar kerana perlu mempercepat untuk menangkap objek, yang menghasilkan penyelesaian yang lebih mahal - sekitar $ 27 juta per objek. Akhirnya, ada pilihan nuklear untuk melepaskan gas, kabut, atau gel udara untuk memperlahankan objek, tetapi ini akan mempengaruhi kapal angkasa operasi dan bukan operasi.
Dalam makalah mereka, Phipps dan pasukannya mengatakan bahawa membuang sampah ruang dengan membuat jet plasma dengan panjang beberapa saat dengan laser adalah penyelesaian terbaik, dengan kos hanya $ 1 juta setiap objek besar dikeluarkan dan beberapa ribu untuk objek kecil. Selain itu, objek yang lebih kecil dapat di-orbit hanya dalam satu orbit, dan konstelasi "167 objek yang berbeda dapat ditangani (dipukul dengan laser) dalam satu hari, memberikan 4.9 tahun untuk memasuki kembali" atmosfera.
Semua 167 objek mesti dikesan dengan teliti agar tidak mengubah jalan azab mereka menjadi lebih buruk; Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk menggunakan sistem untuk menyesuaikan orbit ruang sampah. Yang dikatakan, tahap pelacakan serpihan ruang pada masa ini tidak mencukupi untuk melaksanakan LODR, tetapi ada manfaat ganda penghapusan yang lebih mudah dan penghindaran yang lebih baik dengan peningkatan pengesanan serpihan. Penjejakan yang lebih baik kemudian akan membolehkan kawalan yang lebih baik pada titik masuk semula dan pengubahsuaian orbit dengan LODR, jika perlu.
Bagaimana dorongan cahaya dari laser dapat mengubah orbit? Walaupun laser tidak meletupkan puing-puing ke udara, ia masih berkesan kerana sifat mekanik orbit.
Bayangkan cubesat yang perlu dibuang di ketinggian rendah, orbit bulat sempurna. Ketukan dari laser berkuasa tinggi dan jet plasma yang dihasilkan akan mendorong cubesat keluar, lebih jauh dari Bumi (ketinggian lebih tinggi) dan menuju ke orbit yang lebih elips.
Ini mungkin kelihatan seperti idea mengerikan pada waktu cubesat menghabiskan pada ketinggian yang lebih tinggi, tetapi ketika datang separuh bulatan, ia menjepit atmosfer pada ketinggian yang lebih rendah sejak elips melengkung kerana penyesuaian oleh laser. Oleh kerana ketinggian rendah sepadan dengan lebih banyak seretan, cubesat menjadi perlahan dan terkunci ke orbit yang lebih rendah. Inilah sebabnya mengapa orbit yang sangat elips disebut orbit pemindahan, kerana mereka mengubah jalur di jalan raya ruang angkasa. Sekarang, dengan orbit pemindahan selesai, cubesat cukup perlahan sehingga orbitnya tidak lagi dapat dicapai oleh cubesat. The cubesat kemudian jatuh dari langit.
Hasil penyelidikan LODR berkaitan dengan atmosfer kerana laser boleh menjadi tidak fokus jika pergolakan atmosfera tidak ditangani. LODR rumit kerana pergolakan di atmosfera menyebabkan gangguan seperti yang anda lihat di atas jalan pada musim panas yang panas atau seperti yang anda lihat ketika melihat melalui botol kaca. Komplikasi ini selain tujuan ke depan diperlukan untuk mencapai sasaran, seperti tujuan ke depan diperlukan untuk memukul pemain yang sedang berjalan di dodgeball.
Terdapat dua cara untuk membatalkan pergolakan. Pertama, seseorang dapat menyinari laser di tempat yang diketahui di atmosfer, menarik atom natrium di lokasi tersebut. Dengan mengetahui ketinggian titik ini di langit, sistem kemudian dapat melenturkan cermin pantulan untuk menjadikan titik menjadi fokus momen demi saat. Ia kemudian dapat melepaskan api dengan bebas.
Cara kedua melibatkan penggunaan cermin Phase Conjugate (PC), atau dikenali sebagai retroflektor, yang secara automatik dapat mengurungkan pergolakan dengan mengirimkan cahaya yang variasi fasa telah diterbalikkan. Maksudnya, ia akan mengirim kembali sinar laser "yang terdistorsi secara berlainan" yang penyimpangannya tidak dapat dilakukan oleh atmosfera sehingga menghasilkan sinar laser yang tajam.
LODR bukan peluru perak. Berwayar melaporkan bahawa "kritikan utama terhadap projek semacam itu akan datang dari masyarakat antarabangsa, yang mungkin takut bahawa laser yang cukup kuat dapat digunakan untuk tujuan ketenteraan seperti memukul satelit musuh." Berwayar kemudian melakukan temu ramah dengan Kessler; Bekas Saintis Senior Penyelidikan Orbital Debris NASA yang mengatakan, kerana politik yang terlibat, "sebarang cadangan laser akan mati semasa tiba." Walau bagaimanapun, Phipps menegaskan Berwayarbahawa "Sekiranya kita mendapat kerjasama antarabangsa yang tepat, tidak ada yang akan mempercayai laser sebagai senjata pakaian domba."
Masih ada masalah yang tidak diatasi, seperti yang ditunjukkan oleh Kessler, memukul bahagian objek angkasa yang salah akan membawa hasil yang buruk. "Anda mungkin terkena bahagian satelit yang salah atau cukup menguap sehingga menyebabkannya meletup." Walaupun begitu, kajian objek dengan teliti dapat menghindari bahaya.
