ลองนึกภาพตัวเองว่าเป็นนักบินอวกาศที่ทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์และแอโรบิคที่น่าทึ่ง วิทยุควบคุมภารกิจที่เจ้าหน้าที่สถานีอวกาศทุกคนควรอพยพไปยังยานกู้ภัยเพราะเศษซากของพื้นที่ที่อันตรายกำลังมุ่งหน้าไป
สถานการณ์นี้ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์ ในเดือนมิถุนายน 2554 นิตยสารอวกาศ รายงานว่า“ สมาชิกลูกเรือหกคนบนสถานีอวกาศนานาชาติได้รับคำสั่งให้พักพิงใน…ยานอวกาศโซยุซรัสเซียสองลำ” เมื่อดาวเทียมจำนวนมากถึงจุดสิ้นสุดของชีวิตการดำเนินงานของพวกเขาจะมีเหตุฉุกเฉินขยะอวกาศมากขึ้นในอวกาศและบนพื้นดินอย่างแน่นอนด้วยผลลัพธ์ที่น่าพอใจน้อยลง สังคมการหาพื้นที่เล็ก ๆ ของเราโชคดีมาแล้ว: สถานีอวกาศนานาชาติสามารถคัดแยกขยะอวกาศและดาวเทียมที่ไม่สามารถควบคุมได้ตกลงมาสู่มหาสมุทร แต่วันหนึ่งโชคของเราจะหมด
มีความหวังอย่างไรก็ตาม กระดาษใหม่ที่ชื่อว่า การกำจัดเศษซากด้วยเลเซอร์ ตีพิมพ์ใน arXiv เสนอให้ใช้ระบบเลเซอร์พลังงานสูงจากโลกเพื่อสร้างไอพ่นพลาสมาบนชิ้นส่วนของเศษพื้นที่ทำให้ช้าลงเล็กน้อยทำให้พวกมันกลับเข้ามาและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศหรือตกลงไปในมหาสมุทร
Claude Phipps และทีมงานของเขาจาก บริษัท ไฮเทคชื่อ Photonic Associates ได้อธิบายวิธีการของพวกเขาที่เรียกว่า Laser Orbital Debris Removal (LODR) ซึ่งใช้เทคโนโลยีเลเซอร์อายุ 15 ปีซึ่งตอนนี้พร้อมใช้งานแล้ว
ทีมยอมรับว่า“ การทำความสะอาดที่น่าสงสารสามสิบห้าปีในอวกาศได้สร้างเศษเนื้อที่หลายแสนชิ้นที่มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งซม. ในวง…วงโคจรโลกต่ำ (LEO) สิ่งเหล่านี้อาจดูเหมือนวัตถุขนาดใหญ่ แต่ด้วยความหนาแน่นพลังงานของไดนาไมต์แม้แต่ชิปสีขนาดใหญ่ก็สามารถสร้างความเสียหายได้
การกำจัดเศษขยะเป็นงานเร่งด่วนเนื่องจากปริมาณของขยะในพื้นที่ขณะนี้มี“ การชนกันแบบไม่มีการเรียงซ้อน” กับวัตถุที่ชนกันทำให้เกิดเศษชิ้นส่วนมากขึ้น
มีวิธีแก้ไขปัญหาอื่น ๆ นอกเหนือจากการสร้างเจ็ทพลาสม่า แต่มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพน้อยลงและมีราคาแพงกว่า เลเซอร์สามารถใช้เพื่อบดวัตถุให้เป็นฝุ่น แต่สิ่งนี้จะสร้างสเปรย์หลอมเหลวที่ไม่สามารถควบคุมได้ทำให้ปัญหาแย่ลง
การจับวัตถุหรือติดตั้งชุดการโคจรสามารถมีประสิทธิภาพ น่าเสียดายที่พวกเขาต้องการเชื้อเพลิงจำนวนมากเนื่องจากความต้องการเร่งความเร็วในการจับวัตถุซึ่งนำไปสู่การแก้ปัญหาที่มีราคาสูงขึ้น - ประมาณ 27 ล้านเหรียญต่อวัตถุ ในที่สุดมีตัวเลือกนิวเคลียร์ของการปล่อยก๊าซหมอกหรือ airgel เพื่อชะลอวัตถุ แต่สิ่งนี้จะส่งผลกระทบต่อยานอวกาศทั้งในการปฏิบัติงานและที่ไม่ใช่ปฏิบัติการ
ในกระดาษของพวกเขาฟิปส์และทีมของเขากล่าวว่าการกำจัดขยะอวกาศโดยสร้างเจ็ทพลาสม่าที่มีความยาวไม่กี่วินาทีด้วยเลเซอร์เป็นทางออกที่ดีที่สุดโดยมีราคาเพียง 1 ล้านเหรียญสหรัฐต่อวัตถุขนาดใหญ่ ยิ่งไปกว่านั้นวัตถุที่มีขนาดเล็กสามารถถูกโคจรในหนึ่งวงโคจรและกลุ่มของ“ 167 วัตถุที่แตกต่างสามารถแก้ไข (ชนด้วยเลเซอร์) ในหนึ่งวันทำให้ 4.9 ปีเพื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ”
วัตถุ 167 ทั้งหมดจะต้องถูกติดตามอย่างระมัดระวังว่าจะไม่เปลี่ยนเส้นทางแห่งการลงโทษให้แย่ลง อย่างไรก็ตามมันเป็นไปได้ที่จะใช้ระบบเพื่อปรับวงโคจรของขยะอวกาศ ดังที่กล่าวไปแล้วระดับของการติดตามเศษพื้นที่ในปัจจุบันไม่เพียงพอที่จะใช้งาน LODR แต่มีข้อดีสองประการคือการกำจัดได้ง่ายขึ้นและหลีกเลี่ยงได้ดีขึ้นด้วยการปรับปรุงการติดตามเศษขยะ การติดตามที่ดีขึ้นจะช่วยให้สามารถควบคุมจุดเข้าและการแก้ไขวงโคจรด้วย LODR ได้ดีขึ้นหากจำเป็น
แสงจากเลเซอร์สามารถปรับวงโคจรได้อย่างไร ในขณะที่เลเซอร์ไม่ระเบิดออกมาจากอากาศมันก็ยังคงมีประสิทธิภาพเพราะธรรมชาติของกลไกการโคจร
ลองนึกภาพลูกบาศก์ที่ต้องกำจัดในระดับความสูงต่ำ, วงโคจรเป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์แบบ การแตะจากเลเซอร์กำลังสูงและพลาสมาเจ็ตที่สร้างขึ้นจะผลักลูกบาศก์ออกไปไกลออกไปจากโลก (ในระดับความสูงที่สูงขึ้น) และเข้าสู่วงโคจรที่เป็นวงรีมากขึ้น
นี่อาจดูเหมือนเป็นความคิดที่น่ากลัวในช่วงเวลาที่ลูกบาศก์ใช้เวลาที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น แต่เมื่อมันมาถึงครึ่งวงกลมมันจะจับบรรยากาศที่ระดับความสูงต่ำเนื่องจากวงรีบิดเบี้ยวเนื่องจากการปรับด้วยเลเซอร์ เนื่องจากระดับความสูงต่ำสอดคล้องกับการลากมากขึ้นลูกบาศก์จึงช้าลงและล็อคเข้าสู่วงโคจรที่ต่ำกว่า นี่คือเหตุผลที่วงโคจรรูปไข่ที่เรียกว่า Transfer orbits เนื่องจากพวกมันเปลี่ยนเลนบนทางหลวงของอวกาศ ขณะนี้เมื่อการถ่ายโอนวงโคจรเสร็จสมบูรณ์แล้วลูกบาศก์จะช้าลงพอที่จะทำให้วงโคจรของมันไม่สามารถรับได้อีกต่อไป ก้อนจากนั้นตกลงมาจากท้องฟ้า
เนื้อของการวิจัยสำหรับ LODR เกี่ยวข้องกับบรรยากาศในขณะที่เลเซอร์สามารถกลายเป็นไม่โฟกัสถ้าความวุ่นวายในบรรยากาศไม่ได้รับการแก้ไข LODR นั้นซับซ้อนเนื่องจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดการบิดเบือนเช่นเดียวกับที่คุณเห็นเหนือถนนในวันฤดูร้อนหรือในขณะที่มองผ่านขวดแก้ว ภาวะแทรกซ้อนนี้นอกเหนือไปจากการเล็งไปข้างหน้าที่จำเป็นในการเข้าถึงกลุ่มเป้าหมายเช่นเดียวกับการเล็งไปข้างหน้าที่จำเป็นในการเข้าถึงผู้เล่นที่กำลังวิ่งอยู่ในดอดจ์บอล
มีสองวิธีในการยกเลิกความปั่นป่วน อย่างแรกคือสามารถส่องแสงเลเซอร์ที่จุดที่รู้จักในบรรยากาศและตื่นเต้นไปกับอะตอมของโซเดียมที่ตำแหน่งนั้น เมื่อทราบความสูงของจุดนี้ในท้องฟ้าระบบจะสามารถงอกระจกสะท้อนแสงเพื่อนำจุดนั้นมาโฟกัสในแต่ละช่วงเวลา มันสามารถยิงได้อย่างอิสระ
วิธีที่สองเกี่ยวข้องกับการใช้กระจกเงา Phase Conjugate (PC) หรือที่รู้จักกันในชื่อ retroflector ซึ่งสามารถยกเลิกความปั่นป่วนโดยอัตโนมัติโดยการส่งแสงที่มีการแปรเปลี่ยนเฟส กล่าวคือมันจะส่งลำแสงเลเซอร์“ ที่บิดเบี้ยวตรงข้าม” กลับคืนมาซึ่งการบิดเบือนโดยไม่สร้างบรรยากาศโดยลำแสงเลเซอร์ที่คมชัด
LODR ไม่ใช่กระสุนเงิน อินเทอร์เน็ตแบบใช้สาย รายงานว่า“ การวิพากษ์วิจารณ์หลักของโครงการดังกล่าวจะมาจากประชาคมระหว่างประเทศซึ่งอาจกลัวว่าเลเซอร์ที่มีพลังมากพอสามารถนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ทางทหารเช่นการชนดาวเทียมของศัตรู” อินเทอร์เน็ตแบบใช้สาย จากนั้นทำการสัมภาษณ์กับเคสเลอร์; อดีตนักวิทยาศาสตร์อาวุโสของนาซ่าสำหรับการวิจัยเศษซากผู้ซึ่งกล่าวว่าเนื่องจากการเมืองที่เกี่ยวข้อง“ ข้อเสนอเลเซอร์ใด ๆ ก็ตายไปแล้ว” อย่างไรก็ตาม Phipps ยืนยันว่า อินเทอร์เน็ตแบบใช้สายว่า“ หากเราได้รับความร่วมมือระหว่างประเทศที่เหมาะสมจะไม่มีใครเชื่อว่าเลเซอร์เป็นอาวุธในชุดแกะ”
ยังคงมีปัญหาที่ไม่ได้รับการแก้ไขขณะที่เคสเลอร์ชี้ให้เห็นการกดปุ่มส่วนที่ผิดของวัตถุอวกาศจะทำให้เกิดผลเสียหาย “ คุณอาจโดนส่วนที่ผิดของดาวเทียมหรืออาจกลายเป็นไอพอที่จะทำให้มันระเบิด” ทั้งๆที่การศึกษาอย่างรอบคอบของวัตถุสามารถหลีกเลี่ยงอันตรายใด ๆ
