Проблема космического мусора становится все более острой: даже фрагменты размером менее сантиметра способны вывести спутник из строя на орбите. Инженеры Southwest Research Institute (SwRI) протестировали новую систему обнаружения и определения характеристик микрометеоритов и орбитальных обломков (MMOD), которая детектирует удары еще до появления видимых повреждений и передает на Землю данные о столкновениях. Первые испытания подтвердили, что подход может стать элементом раннего предупреждения для космических аппаратов.
Устройство выполнено в виде конструкционной панели со встроенными сенсорами. Алгоритмы анализируют сигнал и оценивают размер, скорость, даже материал частицы, ударившей по обшивке. Систему можно устанавливать снаружи как модуль или интегрировать в конструкцию аппарата. Во время наземных тестов SwRI использовали легкогазовую пушку в вакуумной камере, имитируя реальные гиперзвуковые удары на орбите. По итогам тестирования команда готовит релизную версию для реального применения во время миссий.
Сам сенсор — это двухслойная алюминиевая панель, напечатанная методом DMLS и разделенная внутренними столбиками. На каждую из двух пластин наклеены по 8 тензодатчиков (всего 16), которые фиксируют упругие волны от микроудара. Разница времени прихода волны на датчики дает координаты точки попадания (триангуляция), а задержка между передней и задней пластинами — оценку скорости частицы. По калиброванному падению амплитуды сигнала (~1/r расстояния) алгоритмы вместе с численным моделированием (CTH, 2D/3D) восстанавливают диаметр и плотность (материал) осколка. Собранные волновые формы хорошо согласовались с симуляциями, что критически важно для корректной инверсии параметров частицы в полетных условиях. В боевой конфигурации панель работает как конструктивный элемент со встроенной телеметрией: onboard-фильтрация отбирает релевантные события и отправляет их на Землю, где объединенные с другими наблюдениями данные формируют актуальную картину MMOD-среды.
Локальные телеметрические датчики мусора на спутниках позволят оперативно предупреждать другие аппараты на близких орбитах и планировать маневры уклонения. А массив таких панелей поможет картографировать поле MMOD и точнее проектировать защиту аппаратов, телескопов и будущих межпланетных миссий. На фоне стремительного роста количества объектов (более 40 тыс. отслеживаемых объектов в каталоге ESA, из них ~11 тыс. — активные) такие сенсорные системы критически необходимы для безопасной эксплуатации орбиты.
Хотите увидеть, как инженеры уже сегодня борются с хаосом на орбите? Перейдите к нашему обзору технологий активной уборки — от «гарпунов» и сетей до роботов-захватчиков и лазерных решений. Узнайте, что реально работает, какие демонстрации уже состоялись, в материале «Орбитальная уборка».
По материалам wri, interestingengineering
