Een ter ziele gegane Chinese ruimtestation, Tiangong-1, zal naar verwachting nu elke dag op de aarde vallen - op 31 maart, geef of neem een ​​paar dagen. Wanneer het gebeurt, het zal het grootste door de mens gemaakte object zijn dat in tien jaar opnieuw de atmosfeer van de aarde binnengaat.

Naarmate de dag nadert, Vishnu Reddy, Universitair docent planetaire wetenschappen aan de Universiteit van Arizona, en Tanner Campbell, een afgestudeerde student lucht- en ruimtevaart en werktuigbouwkunde, volgen zijn terugkeer met een $1, 500 optische sensor die ze in vier maanden hebben gebouwd.

Tiangong-1 zoomt door lage baan om de aarde

Gelanceerd in 2011, Tiangong-1 diende als laboratorium voor drie bemande missies en was oorspronkelijk bedoeld om in 2013 uit zijn baan te worden gebracht. Nu het tuimelt, schijnbaar oncontroleerbaar, door de ruimte, onderzoekers over de hele wereld worstelen om te voorspellen wanneer en waar het zal gebeuren.

Tiangong-1 bevindt zich in een lage baan om de aarde, of LEEUW. LEO is relatief dicht bij het aardoppervlak in vergelijking met andere banen, zoals medium baan om de aarde en geostationaire baan, een verre ruimte waar communicatiesatellieten zich bevinden.

Om vele redenen, het is moeilijker om het pad van objecten in LEO te volgen en te voorspellen dan hun verder weg gelegen tegenhangers, omdat "objecten heel snel bewegen, " Zegt Reddy. Op 17, 400 mph, Tiangong-1 draait elke 90 minuten om de aarde.

Daarbovenop, objecten in LEO krijgen te maken met iets dat 'slepen' wordt genoemd wanneer ze dichter bij de aarde komen - hoe sneller een object reist, hoe moeilijker het is om door de lucht te bewegen. Zoals een hand die buiten het raam van een auto wordt gehouden die 70 mph rijdt, moeilijker te controleren is dan een hand buiten een auto die 20 mph rijdt, hetzelfde geldt voor Tiangong-1 als het opnieuw de atmosfeer van de aarde binnengaat. Drag maakt voorspelling moeilijker.

Vanwege de hardheid van LEO's omgeving, geen ruimtevaartuig blijft daar voor altijd; De zevenjarige vlucht van Tiangong-1 is niet ongewoon kort.

Objecten volgen in LEO

Vanaf nu, onderzoekers volgen en voorspellen voornamelijk paden van objecten in LEO met behulp van radarsystemen op de grond die objecten detecteren en catalogiseren.

Het is een extreem dure operatie die alleen beschikbaar is voor een select aantal landen waarvan het leger het kan betalen. De VS is een van hen, met de zeer geavanceerde Space Fence van de luchtmacht.

Toen het nieuws kwam over Tiangong-1's terugkeer naar de aarde, Reddy zag een kans om te proberen het te volgen met iets dat minder geavanceerd en goedkoper was. Hij vroeg zich af, "Van de VU, kunnen we iets zinvols doen om bij te dragen aan onze nationale veiligheidsbelangen?"

Hij en Campbell besteedden vier maanden aan het ontwerpen en bouwen van de $1, 500 hardware en software optische sensorsysteem om die vraag te testen. Ze verzamelen al enkele weken gegevens over de verblijfplaats van Tiangong-1.

"Het is duidelijk dat we niet in staat zullen zijn om zo nauwkeurige en precieze gegevens te krijgen als ze kunnen krijgen, maar we proberen te zien wat we kunnen krijgen en hoe nauw onze afgeleide producten overeenkomen, ', zegt Campbell. 'Een systeem als het onze is veel toegankelijker voor de academische wereld die ook een bijdrage kan leveren.'

"Het geeft onze studenten de kans om een ​​rol te spelen in het situationeel bewustzijn van de ruimte, ' Zegt Reddy.

De resultaten naar de echte wereld brengen

Reddy en Campbell leggen dat uit, voor nu, ze stellen gewoon hun optische sensorsysteem op de proef en zien waartoe het in staat is - een test waarvoor Tiangong-1 het perfecte onderwerp is.

"Radar heeft voor- en nadelen, net als optisch, " zegt Reddy. "Als we iets hebben bedacht dat zelfs maar half zo goed is als radar, maar voor een tiende van de kosten kan worden gedaan, misschien zijn er problemen die we op deze manier kunnen oplossen."

Reddy gebruikt het voorbeeld van het plaatsen van een van deze systemen bij elke brandweerkazerne in de VS. Terwijl radar bemand en bediend moet worden, de optische sensoren kunnen autonoom werken en kunnen vergelijkbare gegevens effectief crowdsourcen.

"We proberen de radar niet te vervangen, maar het is een aanvulling, ' zegt Campbell.

Reddy en Campbell plaatsen nu een reeks van deze sensoren op een enkele houder om te worden geïnstalleerd in Biosphere 2 van de UA, allemaal om objecten in LEO te volgen.

"In principe, we proberen methoden te ontwikkelen die kosteneffectief zijn voor de belastingbetaler, de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs opleiden, zoals Tanner, en de wereld laten zien dat we betere rentmeesters kunnen zijn van onze kostbare orbitale ruimte, ' Zegt Reddy.

Campbell is van plan dit najaar de resultaten van hun werk met het volgen van Tiangong-1 te presenteren op de Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference.