Geen enkele satelliet blijft hetzelfde als hij eenmaal in de ruimte is gelanceerd. Hoeveel het verandert, kan onopgemerkt blijven - totdat er iets ergs gebeurt.

Carolin Frueh is een van de weinige onderzoekers die volharden in het gebruik van een complexe techniek die een probleem op duizenden kilometers afstand kan diagnosticeren op basis van hoe de satelliet zonlicht weerkaatst.

"Terwijl je een auto bestuurt, je kunt niet uit de auto stappen om te kijken of er iets is gevallen of beschadigd is geraakt. Maar je weet dat er een probleem kan zijn, " zei Frueh (uitgesproken als "gratis"), een assistent-professor aan de Purdue University's School of Aeronautics and Astronautics.

"Een operator kan merken dat een satelliet onstabiel is of niet goed oplaadt. Een extern perspectief kan zien of het komt omdat er iets is afgebroken, of als een paneel of antenne niet goed georiënteerd is, bijvoorbeeld."

Het niet diagnosticeren van het probleem vergroot de kans dat u de communicatie met de satelliet verliest of niet kunt herstellen. Wanneer de communicatie wegvalt, een satelliet kan stukjes puin worden die honderden jaren of voor onbepaalde tijd in de ruimte blijven, tenzij ze actief worden verwijderd.

Deze "ruimteafval" vormt een gevaar voor andere ruimtevaartuigen. Er zijn ongeveer 100, 000 stukken puin groter dan een cent in een baan om de aarde, volgens een database van het Amerikaanse Strategische Commando.

De ruimte is een vacuüm dat een satelliet onmiddellijk onder druk zet. Constante overgangen tussen de diepe kou van de schaduw van de aarde en de extreme hitte van de zon eisen in de loop van de tijd ook hun tol.

"Je weet alles over een satelliet als hij op de grond is. Maar die configuratie verandert omdat, om de satelliet omhoog te dragen, delen ervan moeten worden ingeklapt. Eenmaal in de ruimte, je wilt dat de panelen opengeklapt zijn, stabiel naar de zon gericht en de antenne naar de aarde gericht, ' zei Fruh.

"Hoe langer een satelliet daarbuiten is, hoe minder je er van weet."

Satellieten worden bijna altijd verlicht door de zon, afgezien van korte overgangen naar de schaduw van de aarde. Het licht dat een satelliet weerkaatst, kan helpen om de oplossing voor een structurele storing te onthullen.

De methode vereist het gebruik van telescopen op aarde om het licht te verzamelen dat wordt gereflecteerd door een satelliet of een van zijn onderdelen. Omdat satellieten ver weg zijn, deze objecten kunnen gewoon verschijnen als witte stippen, zelfs op een telescoopafbeelding, vergelijkbaar met sterren aan een nachtelijke hemel.

Veranderingen in de helderheid van een "punt" in de tijd worden geregistreerd als lichtcurven. Deze lichtkrommen worden vervolgens verwerkt en gebruikt om informatie te extraheren over het uiterlijk of de rotatiestatus van een object.

Lichtkrommen kunnen een goedkopere en praktischere manier zijn om satellietproblemen te identificeren in vergelijking met radar. Hoewel radar een gedetailleerder beeld van een satelliet kan krijgen als de omstandigheden gunstig zijn en de satelliet zich op lage hoogte bevindt, lichtkrommen kunnen informatie verschaffen, ongeacht hoe ver de satelliet van het aardoppervlak verwijderd is. Lichtbogen zijn ook passief afhankelijk van zonlicht, terwijl radar een object actief verlicht om het zichtbaar te maken.

Hoe complexer een object is, hoe moeilijker het is om met lichtkrommen in te schatten of op te lossen hoe het object eruitziet. De resultaten kunnen ook dubbelzinnig zijn; wat als een satellietcomponent er gewoon kapot uitziet omdat het een schaduw op zichzelf werpt?

Het identificeren en karakteriseren van door mensen gemaakte objecten met lichtcurven is zo wiskundig complex dat meer onderzoekers, in plaats daarvan, gebruik de techniek om asteroïden te bestuderen. Als natuurlijke lichamen, asteroïden hebben minder diverse materialen aan het oppervlak en minder scherpe randen, om de wiskunde wat eenvoudiger te maken.

Maar zelfs gedeeltelijke antwoorden van lichtcurven kunnen waardevolle informatie over een satelliet opleveren.

in 2015, Het laboratorium van Frueh observeerde een mysterieus object dat bekend staat als "WT1190F" met behulp van de Purdue Optical Ground Station-telescoop. Zij en haar medewerkers ontdekten aan de hand van lichtcurven en bijbehorende modellering dat het object vrijwel zeker door de mens gemaakt was en een waarschijnlijke kandidaat voor een stuk "Snoopy, " een ontbrekende Apollo 10-maanmodule. De missie maakte deel uit van een testrun voorafgaand aan de Apollo 11-landing in 1969, toen Neil Armstrong op de maan liep.

Een team van astronomen bevestigde dat de bevindingen suggereerden dat het object van Snoopy afkomstig was. Successen als deze laten zien dat het verbeteren van de identificatie van ruimteobjecten met lichtcurven de moeite waard kan zijn. (De ontdekking wordt zelfs geciteerd in het Wikipedia-artikel voor WT1190F.)

"Het maakt uit wanneer we met 80% zekerheid kunnen zeggen wat een object is, ook al kan het erg moeilijk zijn om dat antwoord te krijgen. Het zou veel minder nuttig zijn, maar makkelijker, honderd verschillende antwoorden geven op wat een object is, allemaal met ongeveer 1% kans, ' zei Fruh.

Het laboratorium van Frueh werkt aan het verbeteren van de kans dat een lichtcurve met succes zowel eenvoudige als complexe ruimtevoorwerpen identificeert en karakteriseert.

Het doel is dat over vijf tot tien jaar, de techniek zou niet alleen een satellietoperator betrouwbaar kunnen helpen, maar bieden ook volledige vorm- en rotatiemodellen, zelfs als er geen informatie of gissingen over het object beschikbaar zijn. Deze modellen zouden duidelijker de verschillende oppervlaktematerialen en scherpe randen van satellieten laten zien, waardoor ze gemakkelijker te identificeren zijn.

Met financiering van het Air Force Office of Scientific Research, Frueh ontwikkelt manieren om lichtkrommen te gebruiken om de kennis van door mensen gemaakte objecten te vergroten zonder informatie van een satellietoperator.

Informatie die lichtcurven over satellieten bieden, kan ook de manier waarop ze in de toekomst worden ontworpen, verbeteren. Het laboratorium van Frueh heeft objecten in een baan om de aarde geïdentificeerd die lijken op het bladgoud van satellieten die in de loop van de tijd afbladderen. Deze vlokken kunnen gevaarlijk kleine objecten creëren die moeilijk te volgen zijn.

"Het hele idee is om het situationeel bewustzijn van de ruimte te verbeteren, ' zei Fruh.