Astronomen van de Universiteit van Warwick waarschuwen dat orbitaal puin dat een bedreiging vormt voor operationele satellieten niet nauw genoeg wordt gevolgd. terwijl ze een nieuw onderzoek publiceren waaruit bleek dat meer dan 75% van het orbitale puin dat ze ontdekten niet kon worden gekoppeld aan bekende objecten in openbare satellietcatalogi.

De astronomen roepen op tot meer regelmatige diepe onderzoeken van orbitaal puin op grote hoogte om de aanwezige objecten te helpen karakteriseren en de risico's te bepalen voor de actieve satellieten waarop we vertrouwen voor essentiële diensten, inclusief communicatie, weermonitoring en navigatie.

Het onderzoek maakt deel uit van DebrisWatch, een doorlopende samenwerking tussen de University of Warwick en het Defense Science and Technology Laboratory (VK) met als doel een nieuwe kijk te geven op onderzoeken naar de geosynchrone regio die in het verleden zijn uitgevoerd. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Vooruitgang in ruimteonderzoek . Het onderzoek werd medegefinancierd door de Science and Technology Facilities Council (STFC), onderdeel van UK Research and Innovation, en werd gesteund door de Royal Society.

Dit onderzoek is geoptimaliseerd om te zoeken naar vage brokstukken, objecten die te klein of slecht reflecterend zijn om regelmatig te worden gecontroleerd en opgenomen in openbare catalogi. Het US Strategic Command (USSTRATCOM) onderhoudt de meest complete openbare catalogus van ruimtevoorwerpen, met behulp van zijn wereldwijde Space Surveillance Network (SSN), bestaande uit meer dan 30 grondradars en optische telescopen, naast zes satellieten in een baan om de aarde. De SSN kan objecten op grote hoogte tot een diameter van ongeveer 1 meter in de gaten houden. Hoewel bepaalde bewoners van het geosynchrone gebied vaak stationair worden genoemd, er kunnen nog steeds botsingen plaatsvinden met relatieve snelheden van kilometers per seconde. Met dit in gedachten, zelfs kleine objecten kunnen veel schade aanrichten aan een actieve satelliet.

Afbeeldingen uit de enquête werden geanalyseerd met behulp van een aangepaste softwarepijplijn die is ontworpen om kandidaat-afvalobjecten te selecteren en hun helderheid in de loop van de tijd te onderzoeken. De resulterende lichtcurven bevatten een schat aan informatie over de objecten zelf, inclusief hun vorm, oppervlakte-eigenschappen en houding, maar worden ook beïnvloed door andere factoren, zoals kijkgeometrie en atmosferische interferentie. Het ontwarren van deze componenten blijft een zeer moeilijke taak, en grote hoeveelheden hoogwaardige gegevens zullen essentieel zijn voor het ontwikkelen en verfijnen van de noodzakelijke technieken.

De astronomen richtten hun onderzoek op het geosynchrone gebied, gelegen op ongeveer 36, 000 kilometer boven de evenaar, waar satellieten draaien met een periode die overeenkomt met de rotatie van de aarde. Ver boven de buitenste laag van de aardatmosfeer, er zijn geen natuurlijke mechanismen (zoals atmosferische weerstand) om orbitaal verval te induceren, dus puin dat in de buurt van het geosynchrone gebied wordt gegenereerd, zal daar inderdaad voor een zeer lange tijd blijven.

Om hen te helpen vaag puin te ontdekken, de astronomen maakten gebruik van de Isaac Newton-telescoop op het Canarische eiland La Palma, met een groot diafragma van 2,54 m, waardoor het fotonen van licht over een groot gebied kan verzamelen. Ze gebruikten een geoptimaliseerde strategie om ervoor te zorgen dat het zonlicht dat door kandidaat-objecten wordt weerkaatst, binnen dezelfde pixels van de camera zou vallen. om hun kansen om ontdekt te worden te vergroten. Hierboven werden stroken lucht gescand, langs en onder de geostationaire gordel, waar de meeste operationele geosynchrone satellieten zich bevinden.

De meeste orbitale banen die door de astronomen werden gedetecteerd, hadden een helderheid die overeenkwam met ongeveer 1 meter of minder. Zowaar, meer dan 95% van deze zwakke detecties kwamen niet overeen met een bekend object in de openbaar beschikbare USSTRATCOM-catalogus, omdat ze te zwak zijn om regelmatig en betrouwbaar door de SSN te worden gecontroleerd. Toen de onderzoekers al hun detecties meetelden, inclusief die boven en onder de 1 meter, kwam meer dan 75% niet overeen.

Hoofdauteur James Blake, een doctoraat student aan de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, zei:"De lichtcurven die uit onze onderzoeksbeelden zijn gehaald, laten zien hoe gevarieerd deze objecten kunnen zijn, zowel in termen van hun fysieke aard als van hun houding of gedrag binnen een baan. Veel van de zwakken, niet-gecatalogiseerd puin lijkt te tuimelen, met significante helderheidsvariatie over het observatievenster. Dit soort kenmerken kan ons veel vertellen over de verstorende krachten die inwerken op bewoners van de geosynchrone regio, maar benadrukken ook dat we voorzichtiger moeten zijn bij het maken van aannames over de eigenschappen van deze objecten. We moeten de vage puinpopulatie verder onderzoeken en meer gegevens verzamelen om een ​​beter begrip te krijgen van wat daarbuiten is.

"It's important that we continue to observe the geosynchronous region with large telescopes wherever possible, to start to build up a more complete feel for the faint debris environment. With this survey, we've probed deeper than ever before, and still the population appears to be climbing as our sensitivity limit is reached. While we're dealing with small number statistics here, it's unsurprising that we see many more small, faint objects than large, bright ones."

Artificial debris orbiting the Earth can originate for a number of reasons:the satellites themselves become debris when they reach the end of their mission lifetime; rocket bodies abandoned after successfully launching their payloads can explode or break-up after many years in orbit; collisions can occur between orbiting bodies, sometimes resulting in thousands of new fragments; the harsh environment of space can deteriorate satellites over time, shedding bits of insulating blanket and paint flakes.

The astronomers are now investigating ways to extract even more information from the survey data, using simultaneous observations that were taken with a second, smaller instrument. They aim to foster new collaborations to ensure this survey can act as a gateway to an enduring activity.

Co-author Professor Don Pollacco, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, said:"This kind of data will be key in the development of algorithms to characterize objects in the geosynchronous region. Remember that we're not dealing with close-up photographs here, even the big satellites appear as non-resolved blobs of light in our images. Light curves offer a great opportunity to learn more about the way these objects behave and what they might be. The more high-quality data we take, the better chance we have of developing these tools."