科学的な実験や群衆を魅了する曲技飛行を行う宇宙飛行士を想像してみてください。致命的なスペースの破片があなたの道に向かっているので、すべての宇宙ステーションの職員が救急車に避難するべきであるミッションコントロールラジオ。
このシナリオはSFではありません。 2011年6月、 スペースマガジン 「国際宇宙ステーションに搭乗している6人の乗組員は、2つのロシアのソユーズ宇宙船に避難するように言われました。」より多くの衛星が運用寿命の終わりに到達すると、宇宙や地上でより多くの宇宙ジャンクの緊急事態が発生し、間違いなく快適な結果が得られなくなります。私たちの若い宇宙社会はこれまで幸運でした：ISSは宇宙ゴミを避けて操縦することができ、落下して制御されていない衛星がありがたいことに海に落ちました。しかし、いつの日か私たちの運は尽きます。
しかし、希望はあります。というタイトルの新しい論文 レーザーで軌道破片を取り除く arXivで公開されているのは、地球からの高出力パルスレーザーシステムを使用して、スペースデブリの一部にプラズマジェットを生成し、それらをわずかに遅くして、再突入して大気中に燃え尽きるか、海に落ちるようにすることです。
クロードフィップスとPhotonic Associatesというハイテク企業の彼のチームは、15年前のレーザー技術を使用するレーザー軌道破片除去（LODR）と呼ばれる彼らの方法を概説しました。
チームは、「宇宙での35年間の貧弱な家事は、低地球軌道（LEO）バンドで1 cmを超える数十万個のスペースデブリを生み出した」と認識しました。これらは大きなオブジェクトのようには見えないかもしれませんが、ダイナマイトのエネルギー密度により、大きなペイントチップでさえ大きな損傷を引き起こす可能性があります。
現在スペースにあるデブリの量は「暴走衝突カスケード」を引き起こし、オブジェクトが互いに衝突してデブリの破片をさらに作成するため、デブリの除去は緊急のタスクです。
プラズマジェットを作成する以外にも解決策はありますが、効果が低く、コストが高くなる傾向があります。レーザーを使用してオブジェクトをほこりに落とすことができますが、これにより制御不能な溶融スプレーが作成され、問題がさらに悪化します。
オブジェクトを掴むことも、オービット解除キットを取り付けることも効果的です。残念ながら、オブジェクトをキャッチするために加速する必要があるため、大量の燃料を必要とします。これにより、よりコストのかかるソリューション（オブジェクトあたり約2,700万ドル）につながります。最後に、物体を減速させるためにガス、ミスト、またはエアロゲルを放出するという核のオプションがありますが、これは運用宇宙船と非運用宇宙船の両方に影響します。
フィップと彼のチームは彼らの論文で、レーザーで数秒の長さのプラズマのジェットを作成して宇宙ゴミを取り除くことが最良の解決策であり、大きな物体を取り除くごとにわずか100万ドル、小さな物体なら数千ドルかかると述べています。さらに、小さなオブジェクトは1つの軌道だけで軌道解除でき、「167の異なるオブジェクトを1日で処理（レーザーでヒット）できるため、大気圏に4.9年間再突入できます」。
167個のオブジェクトはすべて、運命の経路を悪化させないように注意深く追跡する必要があります。ただし、システムを使用してスペースジャンクの軌道を調整することは可能です。そうは言っても、現在のレベルのスペースデブリ追跡はLODRを実装するには十分ではありませんが、デブリ追跡の改善により、除去が容易になり、回避が改善されるという二重の利点があります。トラッキングが向上すると、必要に応じて、LODRを使用して再入ポイントと軌道修正をより適切に制御できるようになります。
レーザーからの光プッシュはどのように軌道を修正できますか？レーザーは破片を空気から吹き飛ばしませんが、軌道力学の性質上、依然として効果的です。
低高度の完全に円形の軌道で処分される必要があるcubesatを想像してください。高出力レーザーからのタップと生成されたプラズマジェットは、立方体を地球からより遠く（高度がより高い）押し出し、より楕円形の軌道に入れます。
これは、cubesatがより高い高度で過ごす時間の間は恐ろしい考えのように思えるかもしれませんが、半円になると、レーザーによる調整によって楕円がゆがめられるため、より低い高度で大気が切り取られます。高度が低いほど抗力が大きくなるため、cubesatは遅くなり、低い軌道に固定されます。これが、高度な楕円軌道が空間の高速道路で車線を変更するときに転送軌道と呼ばれる理由です。これで、転送軌道が完了すると、cubesatは十分遅くなり、cubesatでその軌道を達成できなくなります。その後、cubesatは空から落ちます。
大気の乱気流に対処しないとレーザーの焦点が合わなくなる可能性があるため、LODRの研究の中心は大気に関するものです。大気の乱気流は、暑い夏の日に道路の上に見られるような歪みやガラス瓶を通して見たときに見られるような歪みを引き起こすため、LODRは複雑です。この複雑さは、ドッジボールで走っているプレーヤーを攻撃するために必要な照準のように、ターゲットをヒットするために必要な照準に追加されます。
乱気流をキャンセルするには2つの方法があります。まず、大気中の既知の場所にレーザーを照射して、その場所のナトリウム原子を励起することができます。空中のこのドットの高さを知ると、システムは反射ミラーを曲げて、瞬間的にドットに焦点を合わせることができます。その後、自由に発砲できます。
2番目の方法では、位相共役（PC）ミラー（別名、レトロフレクター）を使用します。これは、位相の変化が逆になった光を送ることによって乱気流を自動的に取り消すことができます。つまり、それは「反対に歪んだ」レーザービームを送り返し、その歪曲は大気によって行われず、鋭いレーザービームを生成します。
LODRは特効薬ではありません。 有線 「そのようなプロジェクトの主な批判は国際社会から来るでしょう、それは強力なレーザーが敵の衛星を攻撃するなどの軍事目的に使用されるのを恐れるかもしれません。」 有線 その後、ケスラーとのインタビューを実施しました。 NASAの元軌道軌道破片研究上級上級科学者は、関与した政治のために、「レーザーの提案はすべて到着時に死んでいる」と述べました。ただし、フィップスは 有線「私たちが適切な国際協力を得れば、レーザーが羊の衣服の武器であると誰も信じないでしょう。」
ケスラーが指摘するように、まだ対処されていない問題があり、宇宙オブジェクトの間違った部分を打つことは悲惨な結果をもたらすでしょう。 「衛星の間違った部分に当たるか、気化して爆発する可能性があります。」それにもかかわらず、オブジェクトを注意深く研究すれば、危険を回避できます。
