1960 के दशक से, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियां अधिक से अधिक सामान कक्षा में भेज रही हैं। रॉकेट के खर्च किए गए चरणों, खर्च किए गए बूस्टर, और उपग्रह जो तब से निष्क्रिय हो गए हैं, वहां तैरती कृत्रिम वस्तुओं की कोई कमी नहीं है। समय के साथ, इसने अंतरिक्ष मलबे की महत्वपूर्ण (और बढ़ती) समस्या पैदा कर दी है, जो एक गंभीर खतरा बन गया है अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस), सक्रिय उपग्रह और अंतरिक्ष यान।
जबकि मलबे के बड़े टुकड़े - 5 सेमी (2 इंच) से 1 मीटर (1.09 गज) व्यास तक - नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों द्वारा नियमित रूप से निगरानी की जाती है, छोटे टुकड़े ज्ञानी नहीं होते हैं। मलबे के ये छोटे-छोटे टुकड़े कितने सामान्य हैं, यह संयुक्त रूप से लगभग 1 मिलीमीटर आकार की वस्तुओं को एक गंभीर खतरा बनाता है। इसे संबोधित करने के लिए, आईएसएस एक नए उपकरण पर भरोसा कर रहा है जिसे के रूप में जाना जाता है अंतरिक्ष मलबे सेंसर (एसडीएस)।
यह कैलिब्रेटेड इम्पैक्ट सेंसर, जो स्टेशन के बाहरी हिस्से में लगा होता है, छोटे पैमाने पर अंतरिक्ष मलबे के कारण होने वाले प्रभावों पर नज़र रखता है। सेंसर को सितंबर में आईएसएस में शामिल किया गया था, जहां यह अगले दो से तीन वर्षों के लिए प्रभावों की निगरानी करेगा। इस जानकारी का उपयोग कक्षीय मलबे के वातावरण को मापने और चिह्नित करने और अंतरिक्ष एजेंसियों को अतिरिक्त काउंटर-उपाय विकसित करने में मदद करने के लिए किया जाएगा।
अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS), यहाँ पृथ्वी की पृष्ठभूमि के रूप में देखा जाता है। साभार: नासा
लगभग 1 वर्ग मीटर (~ 10.76 फीट²) मापने वाला, एसडीएस बाहरी पेलोड साइट पर लगाया जाता है जो आईएसएस के वेग वेक्टर का सामना करता है। सेंसर में कैप्टन की एक पतली सामने की परत होती है - एक पॉलीमाइड फिल्म जो अत्यधिक तापमान पर स्थिर रहती है - इसके बाद दूसरी परत 15 सेमी (5.9 इंच) पीछे स्थित होती है। यह दूसरी कैप्टन परत ध्वनिक सेंसर और प्रतिरोधक तारों की एक ग्रिड से सुसज्जित है, इसके बाद एक सेंसर-एम्बेडेड बैकस्टॉप है।
यह कॉन्फ़िगरेशन सेंसर को संपर्क में आने वाले किसी भी छोटे मलबे के आकार, गति, दिशा, समय और ऊर्जा को मापने की अनुमति देता है। जबकि ध्वनिक सेंसर एक मर्मज्ञ प्रभाव के समय और स्थान को मापते हैं, ग्रिड प्रभाव के आकार के अनुमान प्रदान करने के लिए प्रतिरोध में परिवर्तन को मापता है। बैकस्टॉप में सेंसर एक प्रभावक द्वारा बनाए गए छेद को भी मापते हैं, जिसका उपयोग प्रभावक के वेग को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
इसके बाद न्यू मैक्सिको में व्हाइट सैंड्स टेस्ट फैसिलिटी और यूके में केंट विश्वविद्यालय में वैज्ञानिकों द्वारा इस डेटा की जांच की जाती है, जहां नियंत्रित परिस्थितियों में हाइपरवेलोसिटी परीक्षण किए जाते हैं। जैसा कि केंट विश्वविद्यालय के एसडीएस के सह-जांचकर्ताओं और सहयोगियों में से एक डॉ. मार्क बर्चेल ने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को बताया:
'विचार एक बहुपरत उपकरण है। जब आप प्रत्येक परत से गुजरते हैं तो आपको एक समय मिलता है। एक परत में संकेतों को त्रिभुज करके आप उस परत में स्थिति प्राप्त करते हैं। तो दो गुना और स्थिति एक वेग देती है…यदि आप गति और दिशा जानते हैं तो आप धूल की कक्षा प्राप्त कर सकते हैं और यह आपको बता सकता है कि क्या यह संभवतः गहरे स्थान (प्राकृतिक धूल) से आता है या उपग्रहों के समान पृथ्वी की कक्षा में है, इसलिए संभवतः मलबा है। यह सब वास्तविक समय में इलेक्ट्रॉनिक है।'
अंतरिक्ष यात्री टिम पीक द्वारा खींची गई आईएसएस की कपोला खिड़की में चिप। क्रेडिट: ईएसए/नासा/टिम पीक
यह डेटा वैज्ञानिकों को टकराव के जोखिमों की निगरानी करने और अंतरिक्ष में छोटे पैमाने पर मलबे के मौजूद होने के अधिक सटीक अनुमान उत्पन्न करने की अनुमति देकर आईएसएस पर सुरक्षा में सुधार करेगा। जैसा कि उल्लेख किया गया है, कक्षा में मलबे के बड़े टुकड़ों की नियमित रूप से निगरानी की जाती है। इनमें लगभग 20,000 वस्तुएं होती हैं जो एक बेसबॉल के आकार के बारे में होती हैं, और एक अतिरिक्त 50,000 वस्तुएं जो एक संगमरमर के आकार के बारे में होती हैं।
हालांकि, एसडीएस उन वस्तुओं पर केंद्रित है जो 50 माइक्रोन और 1 मिलीमीटर व्यास के बीच हैं, जिनकी संख्या लाखों में है। हालांकि छोटे, तथ्य यह है कि ये वस्तुएं 28,000 किमी / घंटा (17,500 मील प्रति घंटे) से अधिक की गति से चलती हैं, इसका मतलब है कि वे अभी भी उपग्रहों और अंतरिक्ष यान को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकते हैं। इन वस्तुओं को समझने में सक्षम होने और वास्तविक समय में उनकी आबादी कैसे बदल रही है, नासा यह निर्धारित करने में सक्षम होगा कि कक्षीय मलबे की समस्या खराब हो रही है या नहीं।
यह जानना कि मलबे की स्थिति कैसी है, इसे कम करने के तरीके खोजने के लिए भी आंतरिक है। यह न केवल आईएसएस के संचालन में काम आएगा, बल्कि आने वाले वर्षों में जब स्पेस लॉन्च सिस्टम (एसएलएस) और ओरियन कैप्सूल अंतरिक्ष में ले जाएगा। जैसा कि बर्चेल ने कहा, यह जानना कि टकराव की संभावना कितनी होगी, और वे किस प्रकार के नुकसान का कारण बन सकते हैं, अंतरिक्ष यान के डिजाइन को सूचित करने में मदद करेंगे - विशेष रूप से जहां परिरक्षण का संबंध है।
'[ओ] क्योंकि आप खतरे को जानते हैं कि आप भविष्य के मिशनों के डिजाइन को प्रभावों से बचाने के लिए समायोजित कर सकते हैं, या जब आप उपग्रह निर्माताओं को बता रहे हैं कि उन्हें भविष्य में कम मलबा बनाना है, तो आप अधिक प्रेरक हैं,' उन्होंने कहा। 'या आप जानते हैं कि क्या आपको वास्तव में पुराने उपग्रहों / कबाड़ से छुटकारा पाने की ज़रूरत है, इससे पहले कि यह टूट जाए और छोटे मिमी पैमाने के मलबे के साथ पृथ्वी की कक्षा में बारिश हो।'
नासा के एम्स रिसर्च सेंटर में हाइपरवेलोसिटी बैलिस्टिक रेंज का इंटीरियर। इस परीक्षण का उपयोग यह अनुकरण करने के लिए किया जाता है कि क्या होता है जब कक्षीय मलबे का एक टुकड़ा कक्षा में एक अंतरिक्ष यान से टकराता है। श्रेय: NASA/एम्स
डॉ. जेर ची लिउ, एसडीएस पर सह-अन्वेषक होने के अलावा, कक्षीय मलबे के लिए नासा के मुख्य वैज्ञानिक और इसके लिए कार्यक्रम प्रबंधक भी हैं। कक्षीय मलबा कार्यक्रम कार्यालय जॉनसन स्पेस सेंटर में। जैसा कि उन्होंने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को समझाया:
'मिलीमीटर आकार की कक्षीय मलबे की वस्तुएं कम पृथ्वी कक्षा (एलईओ) में परिचालन अंतरिक्ष यान के बहुमत के लिए उच्चतम प्रवेश जोखिम का प्रतिनिधित्व करती हैं। एसडीएस मिशन दो उद्देश्यों की पूर्ति करेगा। सबसे पहले, एसडीएस आईएसएस ऊंचाई पर छोटे मलबे पर उपयोगी डेटा एकत्र करेगा। दूसरा, मिशन एसडीएस की क्षमताओं का प्रदर्शन करेगा और नासा को भविष्य में उच्च एलईओ ऊंचाई पर मिलीमीटर आकार के मलबे पर प्रत्यक्ष माप डेटा एकत्र करने के मिशन के अवसरों की तलाश करने में सक्षम करेगा - विश्वसनीय कक्षीय मलबे प्रभाव जोखिम आकलन और लागत के लिए आवश्यक डेटा LEO में भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों की बेहतर सुरक्षा के लिए प्रभावी शमन उपाय।'
इस प्रयोग के परिणाम अंतरिक्ष शटल कार्यक्रम द्वारा प्राप्त पिछली जानकारी पर आधारित हैं। जब शटल पृथ्वी पर लौटे, तो इंजीनियरों की टीमों ने हार्डवेयर का निरीक्षण किया जो मलबे के आकार और प्रभाव वेग को निर्धारित करने के लिए टकराव से गुजरे। एसडीएस भविष्य के मिशनों के लिए उच्च ऊंचाई पर प्रभाव सेंसर प्रौद्योगिकी की व्यवहार्यता को भी मान्य कर रहा है, जहां मलबे से अंतरिक्ष यान के जोखिम आईएसएस ऊंचाई से अधिक हैं।
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