นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมาองค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ ได้ส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรมากขึ้นเรื่อย ๆ ระหว่างระยะเวลาที่ใช้ไปกับจรวดจรวดที่ได้รับการใช้งานและดาวเทียมที่ไม่ได้ใช้งานจะไม่มีการขาดแคลนวัตถุเทียมที่ลอยอยู่ในนั้น เมื่อเวลาผ่านไปสิ่งนี้ได้สร้างปัญหาที่สำคัญ (และกำลังเพิ่มขึ้น) ของซากอวกาศซึ่งก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสถานีอวกาศนานาชาติสถานีอวกาศนานาชาติดาวเทียมและยานอวกาศ
ในขณะที่เศษชิ้นใหญ่ที่มีขนาดตั้งแต่ 5 ซม. (2 นิ้ว) ถึง 1 เมตร (1.09 หลา) จะถูกตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอโดยองค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ ชิ้นเล็ก ๆ นั้นไม่สามารถตรวจจับได้ เมื่อรวมกับเศษเล็กเศษน้อยทั่วไปเหล่านี้ทำให้วัตถุที่มีขนาดประมาณ 1 มม. เป็นภัยคุกคามร้ายแรง ในการจัดการปัญหานี้สถานีอวกาศนานาชาติอาศัยเครื่องมือใหม่ที่เรียกว่า Space Debris Sensor (SDS)
เซ็นเซอร์วัดแรงกระแทกที่ปรับเทียบซึ่งติดตั้งที่ด้านนอกของสถานีจะตรวจสอบการกระแทกที่เกิดจากเศษพื้นที่ขนาดเล็ก เซ็นเซอร์ถูกรวมเข้ากับสถานีอวกาศนานาชาติในเดือนกันยายนซึ่งจะตรวจสอบผลกระทบในอีกสองถึงสามปี ข้อมูลนี้จะใช้ในการวัดและกำหนดสภาพแวดล้อมของเศษซากวงโคจรและช่วยหน่วยงานด้านอวกาศในการพัฒนามาตรการตอบโต้เพิ่มเติม
ขนาดประมาณ 1 ตารางเมตร (~ 10.76 ft²) SDS จะถูกติดตั้งบนพื้นที่รับน้ำหนักภายนอกซึ่งหันหน้าไปทางเวกเตอร์ความเร็วสูงของสถานีอวกาศนานาชาติ เซ็นเซอร์ประกอบด้วยเลเยอร์ด้านหน้าแบบบางของ Kapton ซึ่งเป็นฟิล์ม polyimide ที่ยังคงมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง - ตามด้วยชั้นที่สองที่อยู่ด้านหลัง 15 ซม. (5.9 นิ้ว) เลเยอร์ Kapton ที่สองนี้มีเซ็นเซอร์อคูสติกและสายไฟตัวต้านทานตามด้วย backstop แบบฝัง
การกำหนดค่านี้ช่วยให้เซ็นเซอร์สามารถวัดขนาดความเร็วทิศทางเวลาและพลังงานของขยะขนาดเล็กใด ๆ ที่สัมผัสกับ ในขณะที่เซ็นเซอร์อะคูสติกวัดเวลาและตำแหน่งของผลกระทบที่ทะลุทะลวง แต่กริดจะวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเพื่อประเมินขนาดของตัวรับแรง เซ็นเซอร์ใน backstop ยังวัดรูที่สร้างขึ้นโดยตัวส่งผลกระทบซึ่งใช้เพื่อกำหนดความเร็วของตัวรับผลกระทบ
ข้อมูลนี้จะถูกตรวจสอบโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์ทดสอบทรายขาวในนิวเม็กซิโกและที่มหาวิทยาลัยเคนต์ในสหราชอาณาจักรที่ดำเนินการทดสอบ hypervelocity ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุม ในฐานะที่เป็นดร. Mark Burchell หนึ่งในผู้ร่วมวิจัยและผู้ทำงานร่วมกันใน SDS จาก University of Kent ได้บอกกับนิตยสาร Space ผ่านอีเมล:
“ ความคิดเป็นอุปกรณ์หลายชั้น คุณได้รับเวลาที่คุณผ่านแต่ละชั้น โดยการวิเคราะห์สัญญาณในเลเยอร์คุณจะได้ตำแหน่งในเลเยอร์นั้น ดังนั้นสองครั้งและตำแหน่งให้ความเร็ว ... ถ้าคุณรู้ความเร็วและทิศทางคุณจะได้รับวงโคจรของฝุ่นและสามารถบอกคุณได้ว่ามันมาจากห้วงอวกาศ (ฝุ่นตามธรรมชาติ) หรืออยู่ในวงโคจรของโลกที่คล้ายกันกับดาวเทียมดังนั้นจึงเป็นเศษซาก ทั้งหมดนี้ในแบบเรียลไทม์เนื่องจากเป็นอิเล็กทรอนิกส์
ข้อมูลนี้จะปรับปรุงความปลอดภัยบนสถานีอวกาศนานาชาติด้วยการอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบความเสี่ยงของการชนและสร้างการประมาณการที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่าเศษซากขนาดเล็กมีอยู่ในอวกาศอย่างไร ตามที่ระบุไว้เศษชิ้นส่วนขนาดใหญ่ในวงโคจรจะถูกตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยวัตถุประมาณ 20,000 ชิ้นที่มีขนาดเท่ากับเบสบอลและอีก 50,000 ชิ้นที่มีขนาดเท่ากับหินอ่อน
อย่างไรก็ตามเอกสารความปลอดภัยมุ่งเน้นไปที่วัตถุที่มีขนาดระหว่าง 50 ไมครอนและ 1 มิลลิเมตรซึ่งมีจำนวนเป็นล้าน แม้ว่าสิ่งเล็ก ๆ ความจริงที่ว่าวัตถุเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่า 28,000 กม. / ชม. (17,500 ไมล์ต่อชั่วโมง) หมายความว่าพวกเขายังสามารถสร้างความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อดาวเทียมและยานอวกาศ โดยความสามารถในการรับรู้วัตถุเหล่านี้และวิธีการที่ประชากรของพวกเขามีการเปลี่ยนแปลงแบบเรียลไทม์, นาซ่าจะสามารถตรวจสอบว่าปัญหาของเศษซากวงโคจรจะเลวร้ายลง
การรู้ว่าสถานการณ์ของเศษซากนั้นเป็นเช่นไรนอกจากนี้ยังมีความสำคัญในการหาวิธีที่จะบรรเทา สิ่งนี้จะไม่เพียง แต่มีประโยชน์เมื่อพูดถึงการปฏิบัติการบนสถานีอวกาศนานาชาติ แต่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเมื่อระบบเปิดตัวอวกาศ (SLS) และแคปซูล Orion ใช้พื้นที่ ดังที่ Burchell เสริมการรู้ว่าจะเกิดการชนกันอย่างไรและความเสียหายประเภทใดที่พวกเขาอาจก่อให้เกิดจะช่วยแจ้งการออกแบบยานอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการป้องกัน
“ [O] เมื่อคุณรู้ว่าอันตรายที่คุณสามารถปรับการออกแบบภารกิจในอนาคตเพื่อปกป้องพวกเขาจากผลกระทบหรือคุณจะโน้มน้าวใจมากขึ้นเมื่อบอกผู้ผลิตดาวเทียมพวกเขาจะต้องสร้างขยะน้อยลงในอนาคต” เขากล่าว “ หรือคุณรู้ว่าคุณจำเป็นต้องกำจัดดาวเทียม / ขยะเก่าจริง ๆ ก่อนที่มันจะสลายตัวและทำให้วงโคจรของโลกมีเศษซากขนาดเล็กมม.”
ดร. Jer Chyi Liou นอกเหนือจากการเป็นผู้ร่วมทุนใน SDS แล้วยังเป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ NASA สำหรับวงโคจรและผู้จัดการโปรแกรมสำหรับสำนักงานโปรแกรมวงโคจรที่ Johnson Space Center ตามที่เขาอธิบายให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ วัตถุที่มีขนาดวงโคจรขนาดมิลลิเมตรเป็นตัวแทนของ ความเสี่ยงการเจาะสูงสุด กับยานอวกาศส่วนใหญ่ที่ปฏิบัติการในวงโคจรของโลกต่ำ (LEO) ภารกิจ SDS จะทำหน้าที่สองประการ ขั้นแรก SDS จะรวบรวมข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับเศษซากขนาดเล็กที่ระดับความสูงของสถานีอวกาศนานาชาติ ประการที่สองภารกิจจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ SDS และทำให้องค์การนาซ่าสามารถแสวงหาโอกาสในการปฏิบัติภารกิจในการรวบรวมข้อมูลการวัดโดยตรงบนเศษซากขนาดมิลลิเมตรที่ระดับความสูง LEO ในอนาคต - ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการประเมินความเสี่ยงและผลกระทบต่อวงโคจร มาตรการลดผลกระทบที่มีประสิทธิภาพเพื่อปกป้องภารกิจอวกาศในอนาคตได้ดียิ่งขึ้นใน LEO”
ผลลัพธ์จากการทดลองนี้สร้างขึ้นจากข้อมูลก่อนหน้านี้ที่ได้รับจากโปรแกรมกระสวยอวกาศ เมื่อกระสวยอวกาศกลับมาสู่โลกทีมวิศวกรตรวจสอบฮาร์ดแวร์ที่ได้รับการชนเพื่อกำหนดขนาดและความเร็วการกระแทกของขยะ SDS ยังตรวจสอบความมีชีวิตของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ผลกระทบสำหรับภารกิจในอนาคตที่ระดับความสูงที่สูงซึ่งความเสี่ยงจากเศษซากไปยังยานอวกาศนั้นสูงกว่าระดับความสูงของสถานีอวกาศนานาชาติ
