Nadat zestig jaar ruimteagentschappen raketten, satellieten en andere missies in een baan om de aarde hebben gestuurd, is ruimteafval een steeds groter probleem geworden. Er zijn niet alleen grote stukken rommel die in één klap een ruimtevaartuig kunnen uitschakelen, maar er zijn ook talloze kleine stukjes puin die met zeer hoge snelheden reizen. Dit puin vormt een ernstige bedreiging voor het International Space Station (ISS), actieve satellieten en toekomstige bemande missies in een baan om de aarde.
Om deze reden is de European Space Agency op zoek naar betere puinafscherming voor het ISS en toekomstige generaties ruimtevaartuigen. Dit project, dat wordt ondersteund door het ESA-programma voor algemene ondersteuningstechnologie, voerde onlangs ballistische tests uit waarbij werd gekeken naar de efficiëntie van nieuwe vezelmetaallaminaten (FML's), die de aluminiumafscherming de komende jaren kunnen vervangen.
Om het op te splitsen, moeten alle orbitale missies - of het nu satellieten of ruimtestations zijn - voorbereid zijn op het risico van snelle botsingen met kleine objecten. Dit omvat de mogelijkheid om in botsing te komen met door mensen gemaakte ruimteafval, maar omvat ook het risico van schade aan micro-meteoroïde objecten (MMOD). Deze zijn vooral bedreigend tijdens intense seizoensgebonden meteoroïde stromen, zoals de Leoniden.
Terwijl grotere stukken orbitaal puin - variërend van 5 cm (2 inch) tot 1 meter (1,09 yards) in diameter - regelmatig worden gecontroleerd door NASA en en ESA's Space Debris Office, zijn de kleinere stukken niet op te sporen - wat ze bijzonder bedreigend maakt. Om de zaken nog erger te maken, kunnen botsingen tussen stukjes puin meer veroorzaken, een fenomeen dat bekend staat als het Kessler-effect.
En aangezien de aanwezigheid van de mensheid van Near-Earth Orbit (NEO) alleen maar toeneemt, met duizenden satellieten, ruimtehabitats en bemande missies gepland voor de komende decennia, vormen groeiende niveaus van orbitaal puin daarom een toenemend risico. Zoals ingenieur Andreas Tesch uitlegde:
“Dergelijke brokstukken kunnen zeer schadelijk zijn vanwege hun hoge botssnelheden van meerdere kilometers per seconde. Grotere stukken puin kunnen op zijn minst worden gevolgd, zodat grote ruimtevaartuigen zoals het internationale ruimtestation uit de weg kunnen bewegen, maar stukken kleiner dan 1 cm zijn moeilijk te detecteren met behulp van radar - en kleinere satellieten hebben over het algemeen minder mogelijkheden om botsingen te voorkomen . '
Om te zien hoe hun nieuwe afscherming ruimteafval zou kunnen weerstaan, voerde een team van ESA-onderzoekers onlangs een test uit waarbij een aluminium kogel met een diameter van 2,8 mm werd afgevuurd op een monster van een ruimteschipschild - waarvan de resultaten werden gefilmd door een hogesnelheidscamera . Bij deze grootte, en met een snelheid van 7 km / s, simuleerde de kogel effectief de botsenergie die een klein stukje puin zou hebben alsof het in contact zou komen met het ISS.
Zoals onderzoeker Benoit Bonvoisin uitlegde in een recent persbericht van ESA:
"We gebruikten een gaspistool bij het Duitse Fraunhofer Instituut voor hogesnelheidsdynamica om een nieuw materiaal te testen dat wordt overwogen om ruimtevaartuigen af te schermen tegen ruimteafval. Ons project heeft verschillende soorten ‘vezelmetaallaminaten’ onderzocht die voor ons zijn geproduceerd door GTM Structures, dat zijn verschillende dunne metaallagen die aan elkaar zijn gehecht met composietmateriaal. "
Zoals je kunt zien in de video (hierboven geplaatst), penetreerde de massieve aluminium kogel het schild maar brak toen uiteen in een blik met fragmenten en damp, die veel gemakkelijker zijn voor de volgende pantserlaag om vast te leggen of af te weren. Dit is de standaardpraktijk bij het omgaan met ruimtepuin en MMOD, waarbij meerdere schilden op elkaar zijn gelaagd om de impact te absorberen en op te vangen zodat deze de romp niet binnendringt.
Een veel voorkomende variant hiervan staat bekend als het 'Whipple-schild', dat oorspronkelijk was ontworpen om te beschermen tegen komeetstof. Deze afscherming bestaat uit twee lagen, een bumper en een achterwand, met een onderlinge afstand van 10 tot 30 cm (3,93 tot 11,8 inch). In dit geval bestaat de FML, die voor de ESA wordt geproduceerd door GTM Structures BV (een in Nederland gevestigd lucht- en ruimtevaartbedrijf), uit verschillende dunne metaallagen die aan elkaar zijn gehecht met een composietmateriaal.
Op basis van deze laatste test blijkt de FML zeer geschikt om schade aan het ISS en toekomstige ruimtestations te voorkomen. Zoals Benoit aangaf, moeten hij en zijn collega's deze afscherming nu testen op andere soorten orbitale missies. "De volgende stap zou zijn om demonstraties in een baan om de aarde uit te voeren in een CubeSat, om de efficiëntie van deze FML's in de orbitale omgeving te beoordelen," zei hij.
En geniet zeker van deze video van het ESA's Orbital Debris Office:
