Bayangkan diri Anda sebagai astronot yang melakukan eksperimen ilmiah dan aerobatik yang memukau. Radio Kontrol Misi bahwa semua personel stasiun ruang angkasa harus mengungsi ke kendaraan penyelamat karena serpihan puing ruang yang mematikan sedang menuju ke arah Anda.
Skenario ini bukan fiksi ilmiah. Pada Juni 2011, Majalah Luar Angkasa melaporkan bahwa "enam anggota awak di Stasiun Luar Angkasa Internasional diminta untuk berlindung di ... dua pesawat ruang angkasa Soyuz Rusia." Ketika lebih banyak satelit mencapai akhir kehidupan operasional mereka, akan ada lebih banyak kedaruratan sampah ruang di ruang dan di tanah, tidak diragukan lagi dengan hasil yang kurang menyenangkan. Masyarakat penjelajah antariksa muda kita sejauh ini beruntung: ISS mampu menghindari sampah antariksa, dan satelit yang jatuh dan tak terkendali untungnya jatuh ke lautan. Tapi suatu hari keberuntungan kita akan habis.
Namun ada harapan. Sebuah makalah baru berjudul Menghapus Puing Orbital dengan Laser diterbitkan pada arXiv mengusulkan menggunakan sistem laser berdenyut daya tinggi dari Bumi untuk membuat jet plasma pada potongan puing-puing ruang, memperlambat mereka sedikit, menyebabkan mereka masuk kembali dan terbakar di atmosfer atau jatuh ke laut.
Claude Phipps dan timnya dari perusahaan teknologi tinggi bernama Photonic Associates menguraikan metode mereka, yang disebut Laser Orbital Debris Removal (LODR) yang menggunakan teknologi laser berusia 15 tahun yang sekarang sudah tersedia.
Tim mengakui bahwa "tiga puluh lima tahun tata graha yang buruk di ruang angkasa telah menciptakan beberapa ratus ribu keping ruang angkasa yang lebih besar dari satu cm di ... orbit Bumi rendah (LEO)." Ini mungkin tidak tampak seperti benda besar, tetapi dengan kepadatan energi dinamit, bahkan keping cat besar dapat menyebabkan kerusakan besar.
Menghilangkan puing-puing adalah tugas yang mendesak karena jumlah puing-puing saat ini di ruang angkasa menimbulkan "pelarian collisional pelarian," dengan benda-benda bertabrakan satu sama lain, menciptakan lebih banyak potongan puing.
Ada solusi lain selain membuat jet plasma, tetapi mereka cenderung kurang efektif dan lebih mahal. Laser dapat digunakan untuk menggiling benda menjadi debu, tetapi ini akan membuat semprotan cair yang tidak terkendali, membuat masalahnya menjadi lebih buruk.
Menggenggam objek atau melampirkan kit penghapusan-orbit dapat menjadi efektif. Sayangnya, mereka membutuhkan banyak bahan bakar karena kebutuhan untuk mempercepat untuk menangkap objek, yang mengarah pada lebih banyak solusi yang lebih mahal - sekitar $ 27 juta per objek. Akhirnya, ada opsi nuklir untuk melepaskan gas, kabut, atau aerogel untuk memperlambat objek, tetapi ini akan mempengaruhi pesawat ruang angkasa operasional dan non-operasional.
Dalam makalah mereka, Phipps dan timnya mengatakan bahwa menghilangkan sampah antariksa dengan menciptakan jet plasma berdurasi beberapa detik dengan laser adalah solusi terbaik, dengan biaya hanya $ 1 juta per objek besar yang dihilangkan dan beberapa ribu untuk objek kecil. Lebih jauh lagi, benda yang lebih kecil dapat di-orbit hanya dalam satu orbit, dan konstelasi “167 objek yang berbeda dapat diatasi (dipukul dengan laser) dalam satu hari, memberikan 4,9 tahun untuk memasuki kembali” atmosfer.
Semua 167 objek harus dengan hati-hati dilacak agar tidak mengubah jalan malapetaka mereka menjadi lebih buruk; Namun, dimungkinkan untuk menggunakan sistem untuk menyesuaikan orbit sampah ruang angkasa. Karena itu, tingkat pelacakan puing-puing ruang saat ini tidak memadai untuk menerapkan LODR, tetapi ada manfaat ganda dari penghapusan yang lebih mudah dan penghindaran yang lebih baik dengan meningkatkan pelacakan puing. Pelacakan yang lebih baik akan memungkinkan kontrol yang lebih baik dari titik masuk kembali dan modifikasi orbit dengan LODR, jika perlu.
Bagaimana dorongan cahaya dari laser dapat memodifikasi orbit? Walaupun laser tidak meledakkan puing-puing di udara, itu tetap efektif karena sifat mekanika orbital.
Bayangkan sebuah kubus yang harus dibuang di ketinggian rendah, orbitnya bundar sempurna. Keran dari laser bertenaga tinggi dan jet plasma yang dihasilkan akan mendorong cubesat keluar, lebih jauh dari Bumi (lebih tinggi di ketinggian) dan ke orbit yang lebih elips.
Ini mungkin tampak seperti ide yang mengerikan selama waktu kubus dihabiskan di ketinggian yang lebih tinggi, tetapi ketika ia datang setengah lingkaran, itu klip atmosfer di ketinggian yang lebih rendah karena elips dibengkokkan karena penyesuaian oleh laser. Karena ketinggian rendah sesuai dengan lebih banyak hambatan, cubesat melambat dan mengunci ke orbit yang lebih rendah. Inilah sebabnya mengapa orbit yang sangat elips disebut transfer orbits, karena mereka mengubah jalur di jalan raya ruang. Sekarang, dengan orbit transfer selesai, cubesat cukup melambat sehingga orbitnya tidak lagi dapat dicapai oleh cubesat. Cubesat kemudian jatuh dari langit.
Daging penelitian untuk LODR berkaitan dengan atmosfer karena laser dapat menjadi tidak fokus jika turbulensi atmosfer tidak ditangani. LODR rumit karena turbulensi di atmosfer menyebabkan distorsi seperti yang Anda lihat di atas jalan pada hari musim panas atau seperti yang Anda lihat ketika melihat melalui botol kaca. Komplikasi ini merupakan tambahan dari tujuan yang dibutuhkan untuk mencapai target, seperti halnya tujuan yang dibutuhkan untuk memukul pemain yang sedang berlari di dodgeball.
Ada dua cara untuk membatalkan turbulensi. Pertama, seseorang dapat menyinari laser di tempat yang dikenal di atmosfer, menarik atom natrium di lokasi itu. Mengetahui ketinggian titik ini di langit, sistem kemudian dapat melenturkan cermin pemantul untuk membawa titik menjadi fokus momen-demi-momen. Itu kemudian dapat menembak dengan bebas.
Cara kedua melibatkan penggunaan cermin Fase Konjugat (PC), atau dikenal sebagai retroflektor, yang dapat secara otomatis membatalkan turbulensi dengan mengirimkan cahaya yang variasi fasa telah dibalik. Dengan kata lain itu akan mengirim kembali sinar laser "yang terdistorsi" yang distorsi tidak dilakukan oleh atmosfer menciptakan sinar laser yang tajam.
LODR bukan peluru perak. Wired melaporkan bahwa "kritik utama terhadap proyek semacam itu akan datang dari komunitas internasional, yang mungkin takut bahwa laser yang cukup kuat dapat digunakan untuk keperluan militer seperti memukul satelit musuh." Wired kemudian melakukan wawancara dengan Kessler; Mantan Senior Scientist NASA untuk Orbital Debris Research yang mengatakan, karena politik yang terlibat, "setiap proposal laser sudah mati pada saat kedatangan." Namun, Phipps menegaskan untuk Wiredbahwa "Jika kita mendapatkan kerjasama internasional yang tepat, tidak ada yang akan percaya laser menjadi senjata dalam pakaian domba."
Masih ada masalah yang belum terselesaikan, seperti yang ditunjukkan Kessler, memukul bagian yang salah dari objek antariksa akan memiliki hasil yang menghancurkan. "Anda mungkin menabrak bagian yang salah dari satelit atau bisa menguap cukup untuk menyebabkannya meledak." Meskipun demikian, penelitian yang cermat terhadap objek dapat menghindari bahaya.
