¿Se puede curar la enfermedad de los desechos orbitales utilizando láseres?
Autores: Scharring, Stefan; Kästel, Jürgen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
¿Se puede curar la enfermedad de los desechos orbitales utilizando láseres?
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Escombros espaciales
Ablación láser
Momento
Restricciones térmicas
Sistema láser
Eliminación de escombros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los láseres de alta potencia basados en tierra son, en principio, capaces de desorbitar cualquier tipo de objeto de escombros espaciales de la órbita terrestre baja (LEO) al inducir remotamente un momento láser-ablativo. Sin embargo, la evaluación de la eficiencia y la seguridad operativa depende de muchos factores, como las limitaciones atmosféricas o el riesgo de desintegración de los escombros durante la irradiación. Analizamos el momento láser para una gran variedad de geometrías y tamaños de objetivos y, por primera vez en una simulación a gran escala, incluimos limitaciones térmicas en la configuración de irradiación láser. Usando un sistema láser de 100 kJ acoplado coherentemente a una longitud de onda de 1030 nm y una duración de pulso de 5 ns en un rango de ángulo de elevación de apuntado optimizado, la frecuencia de pulso debería ser inferior a 10 Hz para prevenir la fusión de fragmentos. Para cargas útiles o cuerpos de cohetes mecánicamente intactos, las tasas de repetición deberían ser aún más bajas. Pequeños fragmentos de escombros de entre 10 y 40 cm pueden ser desorbitados empleando alrededor de 100 a 400 pasadas de estación con irradiación frontal, mientras que los objetos que superan los 2 m típicamente requieren mucho más de 1000 irradiaciones para desorbitar. Por lo tanto, la eliminación de escombros basada en láser no puede considerarse una medida principal de sostenibilidad espacial para abordar los grandes escombros de alto riesgo, sin embargo, puede proporcionar la remediación de una multitud de escombros de pequeño tamaño utilizando pequeñas redes de sitios láser distribuidos globalmente.
Descripción
Los láseres de alta potencia basados en tierra son, en principio, capaces de desorbitar cualquier tipo de objeto de escombros espaciales de la órbita terrestre baja (LEO) al inducir remotamente un momento láser-ablativo. Sin embargo, la evaluación de la eficiencia y la seguridad operativa depende de muchos factores, como las limitaciones atmosféricas o el riesgo de desintegración de los escombros durante la irradiación. Analizamos el momento láser para una gran variedad de geometrías y tamaños de objetivos y, por primera vez en una simulación a gran escala, incluimos limitaciones térmicas en la configuración de irradiación láser. Usando un sistema láser de 100 kJ acoplado coherentemente a una longitud de onda de 1030 nm y una duración de pulso de 5 ns en un rango de ángulo de elevación de apuntado optimizado, la frecuencia de pulso debería ser inferior a 10 Hz para prevenir la fusión de fragmentos. Para cargas útiles o cuerpos de cohetes mecánicamente intactos, las tasas de repetición deberían ser aún más bajas. Pequeños fragmentos de escombros de entre 10 y 40 cm pueden ser desorbitados empleando alrededor de 100 a 400 pasadas de estación con irradiación frontal, mientras que los objetos que superan los 2 m típicamente requieren mucho más de 1000 irradiaciones para desorbitar. Por lo tanto, la eliminación de escombros basada en láser no puede considerarse una medida principal de sostenibilidad espacial para abordar los grandes escombros de alto riesgo, sin embargo, puede proporcionar la remediación de una multitud de escombros de pequeño tamaño utilizando pequeñas redes de sitios láser distribuidos globalmente.