En ny teknik kan visa sig vara ett kraftfullt verktyg i kampen för att mildra rymdskräp.
När rymdåldern fortsätter in i sitt sjunde decennium, rymdskrot växer nu exponentiellt. Det mesta av detta skräp finns i Low Earth Orbit (LEO), och sträcker sig från kasserade raketboosters i bussstorlek och nedlagda satelliter, till små millimeterstora fragment.
Trängsel i omloppsbana: visualisering av rymdskräp. Kredit: ESA/CC BY-SA 3.0 IGO
Uppenbarligen är det viktigt att veta den exakta positionen och omloppsbanan för dessa fragment för operationer i LEO. Den internationella rymdstationen måste till exempel rutinmässigt prestera manövrar för att undvika skräp (DAM) för att undvika inkommande skräp, där besättningen ofta sitter utanför passet inne i sina Soyuz-utrymningsfordon. Den nya eran av kommunikationskonstellationer som spetsen av SpaceX:s Starlink-initiativ kommer också att öka på denna börda under de kommande åren.
Utmaningen med att spåra skräp
En befintlig spårningsteknik är känd som laseravståndsbestämning, och gör det möjligt för rymdorganisationer att exakt modellera omloppsbanan för ett givet objekt genom att studsa en laserstråle från det som skickas från en markbaserad station och mäta returtiden. Även om den är effektiv, har denna teknik traditionellt sett en avgörande nackdel: den fungerar bara när satelliter är synliga.
Detta dilemma är bekant för amatörastronomer och satellitspotters. Gå ut under skymningshimlen i gryningen eller skymningen och titta i några minuter, och du kommer sannolikt att se en satellit (eller mer troligt, en kasserad raketbooster), som ser ut som en vandrande 'stjärna' som rör sig tyst över himlen. Dessa lyser på grund av reflekterat solljus, vilket gör dem synliga för automatiserade spårningssystem också. Problemet är att det här siktfönstret är smalt och begränsat till gryning och skymning. Vid lokal midnatt är satelliter fortfarande där uppe i mörkret av jordens skugga. De är fortfarande närvarande på dagtid också, upplysta av solen men också översvämmade i solens bländning mot den blå himlen.
Nu, a nyligen genomförd studie från Institutet för rymdforskning (IWF) i Graz, Österrike, har visade en ny teknik att samla in och spåra satelliter... på dagtid. IWF testade nyligen metoden med hjälp av teleskop vid Graz Lustbühel laserstation som arbetar i samverkan med studiemedförfattarna Tim Flohrer och Beatriz Jilete vid European Space Agencys Space Debris Office med säte i Darmstadt, Tyskland. Tekniken använder en kombination av ljusfilter som tittar på en specifik våglängd, vilket ökar kontrasten för målobjektet i omloppsbana mot den djupblå bakgrundshimlen.
Laser-sträcker sig från Graz Lustbühel laserstation. Kredit: A. Ocram/Wikimedia Commons
'För visuella observationer av rymdskräp användes våglängder över cirka 700 nanometer', berättade Michael Steindorfer (österrikiska vetenskapsakademin)Universum idag. De visuella observationerna är nödvändiga för att förcentrera målet på grund av felaktiga omloppsförutsägelser.'
Studien spårade framgångsrikt 40 objekt på dagtid med denna nya teknik. Metoden använde ett 80 cm (31,5-tum) bländarteleskop och kunde även fånga dagsstjärnor 10 gånger svagare än vad som är synliga för blotta ögat på natten, ner till fantastiska +8thmagnitud.
'Vi förväntar oss att dessa resultat avsevärt kommer att öka skräpobservationstiderna inom en snar framtid', säger Steindorfer i en nyligen publicerad pressmeddelande . I slutändan betyder det att vi kommer att lära känna skräppopulationen bättre, vilket gör att vi bättre kan skydda Europas rymdinfrastruktur.'
Laseravstånd för satellitspårning har bara blivit tillgängligt för forskare under de senaste åren, och den nya metoden för dagtidsspårning gör det möjligt för forskare att kraftigt utöka denna förmåga. Nu är nästa steg att testa kapaciteten vid ESA:s Optical Ground Tracking Station baserad på Kanarieöarna utanför Marockos kust.
ESA:s optiska markstation för satellitspårning (OGS) på Kanarieöarna. ESA/österrikiska vetenskapsakademin
Man undrar om detta potentiellt kan öppna upp en ny värld av 'dagtidsastronomi', och om denna teknik kan sippra ner till amatörsektorn.
'I princip kan den här tekniken användas för att detektera alla punktliknande föremål med en viss ljusstyrka,' sa SteindorferUniversum idag.'Men du kommer att vara begränsad när det gäller peknoggrannheten för din teleskopmonteringsmodell.'
Rymdskräp kan vara ett växande problem, men den här nya metoden kommer att utöka vår förmåga att krönika situationen ... och kanske snart kommer astronomi och satellitspårning inte att sluta vid soluppgången.
Lead image credit: Ett framtida nätverk för spårning av rymdskräp i full skala. Kredit: ESA