• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Svagt skräp från omloppsbanan som hotar satelliter som inte övervakas tillräckligt noga, varna astronomer

    Exempel på ljuskurvor uttagna från undersökningsbilderna för svaga skräpspår. På grund av de strategier som använts av astronomerna, stjärnor visas som nästan vertikala streck i miniatyrbilderna, medan föremålen av intresse manifesterar sig som korta stigar. En betydande grad av ljusstyrkavariation kan ses för båda exemplen. Kredit:Blake et al., ASR, 2020

    University of Warwick astronomer varnar för att skräp från omloppsbanan som utgör ett hot mot operativa satelliter inte övervakas noga nog, när de publicerar en ny undersökning som visar att över 75 % av skräpet från omloppsbanan de upptäckte inte kunde matchas med kända objekt i offentliga satellitkataloger.

    Astronomerna efterlyser mer regelbundna djupundersökningar av skräp från omloppsbanan på höga höjder för att hjälpa till att karakterisera de inhemska objekten och bättre bestämma riskerna för de aktiva satelliterna som vi litar på för viktiga tjänster, inklusive kommunikation, väderövervakning och navigering.

    Forskningen är en del av DebrisWatch, ett pågående samarbete mellan University of Warwick och Defense Science and Technology Laboratory (UK) som syftar till att ge en ny version av undersökningar av den geosynkrona regionen som har genomförts tidigare. Resultaten redovisas i tidskriften Framsteg inom rymdforskning . Forskningen delfinansierades av Science and Technology Facilities Council (STFC), del av UK Research and Innovation, och fick stöd av Royal Society.

    Denna undersökning har optimerats för att söka efter svagt skräp, föremål som är för små eller dåligt reflekterande för att regelbundet övervakas och registreras i allmänt tillgängliga kataloger. US Strategic Command (USSTRATCOM) har den mest kompletta offentliga katalogen över rymdobjekt, använder sitt globala rymdövervakningsnätverk (SSN) som består av över 30 markbaserade radarer och optiska teleskop, tillsammans med sex satelliter i omloppsbana. SSN kan övervaka objekt på hög höjd ner till ungefär 1 meter i diameter. Även om vissa invånare i den geosynkrona regionen ofta kallas stationära, kollisioner kan fortfarande inträffa med relativa hastigheter på kilometer per sekund. Med detta i åtanke, även små föremål kan orsaka mycket skada på en aktiv satellit.

    Bilder från undersökningen analyserades med hjälp av en anpassad mjukvarupipeline utformad för att plocka ut kandidatskräpobjekt och undersöka deras ljusstyrka över tid. De resulterande ljuskurvorna innehåller en mängd information om själva föremålen, inklusive deras form, ytegenskaper och attityd, men påverkas också av andra faktorer som syngeometri och atmosfärisk störning. Att lösa upp dessa komponenter är fortfarande en mycket svår uppgift, och stora mängder data av hög kvalitet kommer att vara nyckeln till att utveckla och förfina de nödvändiga teknikerna.

    Astronomerna fokuserade sin undersökning på den geosynkrona regionen, ligger ungefär 36, 000 kilometer över ekvatorn, där satelliter kretsar med en period som matchar jordens rotation. Långt ovanför det yttersta lagret av jordens atmosfär, det finns inga naturliga mekanismer (som luftmotstånd) för att inducera orbital sönderfall, så skräp som genereras i närheten av den geosynkrona regionen kommer att förbli där under mycket lång tid.

    För att hjälpa dem att avslöja svagt skräp, astronomerna använde sig av Isaac Newton-teleskopet på kanarieön La Palma, som har en stor 2,54 m bländare, låter den samla fotoner av ljus över ett stort område. De använde en optimerad strategi för att säkerställa att solljuset som reflekterades från kandidatobjekt skulle falla inom samma pixlar i kameran, för att öka sina chanser att bli upptäckta. Ränder av himmel skannades ovanför, längs och under det geostationära bältet, där de flesta av de operativa geosynkrona satelliterna finns.

    Majoriteten av de omloppsspår som upptäckts av astronomerna hade ljusstyrkor som motsvarar ungefär 1 meter eller mindre. Säker nog, över 95 % av dessa svaghetsdetekteringar lyckades inte matcha ett känt objekt i den allmänt tillgängliga USSTRATCOM-katalogen, eftersom de är för svaga för att regelbundet och tillförlitligt övervakas av SSN. När forskarna inkluderade alla deras upptäckter – inklusive de över och under 1 m – överensstämde inte över 75 %.

    Huvudförfattare James Blake, en Ph.D. student vid University of Warwick Department of Physics, sa:"Ljuskurvorna som extraherats från våra undersökningsbilder visar hur olika dessa objekt kan vara, både vad gäller deras fysiska natur och deras attityd eller beteende inom omloppsbana. Många av de svaga, okatalogiserat skräp verkar ramla, visar signifikant ljusstyrkevariation över observationsfönstret. Dessa typer av funktioner kan berätta mycket om de störande krafter som verkar på invånare i den geosynkrona regionen, but also highlight that we need to be more careful when making assumptions about the properties of these objects. We need to probe the faint debris population further and obtain more data to gain a better understanding of what's out there.

    "It's important that we continue to observe the geosynchronous region with large telescopes wherever possible, to start to build up a more complete feel for the faint debris environment. With this survey, we've probed deeper than ever before, and still the population appears to be climbing as our sensitivity limit is reached. While we're dealing with small number statistics here, it's unsurprising that we see many more small, faint objects than large, bright ones."

    Artificial debris orbiting the Earth can originate for a number of reasons:the satellites themselves become debris when they reach the end of their mission lifetime; rocket bodies abandoned after successfully launching their payloads can explode or break-up after many years in orbit; collisions can occur between orbiting bodies, sometimes resulting in thousands of new fragments; the harsh environment of space can deteriorate satellites over time, shedding bits of insulating blanket and paint flakes.

    The astronomers are now investigating ways to extract even more information from the survey data, using simultaneous observations that were taken with a second, smaller instrument. They aim to foster new collaborations to ensure this survey can act as a gateway to an enduring activity.

    Co-author Professor Don Pollacco, från University of Warwick Department of Physics, said:"This kind of data will be key in the development of algorithms to characterize objects in the geosynchronous region. Remember that we're not dealing with close-up photographs here, even the big satellites appear as non-resolved blobs of light in our images. Light curves offer a great opportunity to learn more about the way these objects behave and what they might be. The more high-quality data we take, the better chance we have of developing these tools."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com