Tiny Space-Debris Detector vliegt deze week naar station

Hoeveel kleine stukjes ruimteafval pomberen het internationale ruimtestation dag na dag? Een nieuw experiment in de baan van deze week zal uitkomen.

De ruimteverspilsensor van NASA zal naar verwachting aan boord van een SpaceX Dragon-vrachtcapsule op dinsdag 12 december worden gelanceerd. De sensor is ontworpen om gegevens te verzamelen over micrometeoroïden en stukjes ruimtepuin, elk ongeveer ter grootte van een zandkorrel - veel te klein om vanaf de grond te worden gevolgd. De sensor zal onthullen hoe vaak deze stukjes materiaal tegen het station botsen, hoe snel ze bewegen wanneer ze raken en in welke richting ze komen.

Hoewel een paar zandkorrels die een venster bekogelen op aarde geen bedreiging vormen, kunnen zelfs kleine stukjes ruimtepuin gevaarlijk zijn in een baan om de aarde. Deze objecten bewegen zich meestal door de ruimte met snelheden van 6,2 tot 8,6 mijl per seconde (10 tot 14 kilometer per seconde), volgens Joseph Hamilton, hoofdonderzoeker van de Space Debris Sensor bij NASA. Dat betekent dat de deeltjes genoeg energie hebben om satellieten te beschadigen of kleine scheuren achter te laten op de vensters van het ruimtestation. [Space Junk Clean Up: 7 Wild Ways om Orbital Debris te vernietigen]

"We besteden veel aandacht aan het risico van puin," zei Hamilton tijdens een teleconferentie op 29 november.

De termen "ruimtepuin" en "ruimteafval" verwijzen naar ongebruikte objecten en materiaal dat om de aarde draait; dit kan verwaarloosde satellieten omvatten en veel kleinere stukjes puin van in-space botsingen, meestal tussen satellieten, of satellieten en raketten. Met zeer kleine voorwerpen zal het effect van een botsing afhangen van vele factoren, zoals de snelheid en de dichtheid van het object, zei Hamilton, maar deze effecten kunnen de veiligheid van astronauten bedreigen, zelfs als ze het station zelf niet binnendringen.

"Zelfs kleine brokstukken van minder dan een millimeter [in diameter] kunnen bijvoorbeeld een leuning beïnvloeden en een krater met scherpe randen maken," zei Hamilton. Als een astronaut tijdens een ruimtewandeling naar die leuning reikt, kan de scherpe rand zijn of haar ruimtepak beschadigen.

Een drielaags systeem

De ruimte-uitslagsensor is een vlak vierkant, ongeveer 3,3 voet aan elke kant (1 meter vierkant) en ongeveer 20 centimeter (8 inch) dik. Het zal worden bevestigd aan de buitenzijde van de Columbus External Payload Facility en is bedoeld om ten minste twee jaar te werken, zei Hamilton. Het zal onderzoekers helpen bij het bouwen van modellen die worden gebruikt om te anticiperen op hoe vaak een satelliet- of ruimtestation wordt gehamerd door kleine stukjes materiaal, zei hij.

Het instrument bestaat uit drie lagen; de eerste twee zijn zacht zodat objecten ze kunnen doordringen. Door te meten hoe lang het duurt voordat het object van de eerste laag naar de tweede laag gaat, kan het instrument de snelheid van het object bepalen, zei Hamilton tijdens de teleconferentie.

De lagen zijn gemaakt van een materiaal dat een elektrische stroom kan dragen, dus een verstoring van de stroom onthult dat een object door het materiaal is gepasseerd. Die informatie kan dan in realtime naar de grond worden gestuurd. De derde, stevigere laag stopt het object en meet de energie bij de botsing.

In totaal zal de sensor wetenschappers de grootte, dichtheid en snelheid van een botsend object kunnen vertellen. Het instrument zal ook onthullen of het object een micrometeoroid was die uit de ruimte kwam of een stuk ruimteschroot dat om de planeet draait, evenals of het object zich in een cirkelvormige of elliptische baan bevond.

De sensor kan stukjes ruimtepuin detecteren die minder dan 0,039 inch (1 mm) breed zijn. De kleinste objecten die het instrument kan detecteren zijn 0,0019 inch (0,05 mm) breed. Massasensoren kunnen stukken puin detecteren die groter zijn dan ongeveer 10 cm breed.

Hoewel Hamilton zei dat "stofdetectors" eerder in de ruimte zijn ingevlogen om kleine stukjes ruimtepuin te bestuderen, is dit het eerste instrument "dat al deze soorten technieken combineert om te proberen dit soort informatie te verkrijgen."