鉛筆の芯の幅以下の物体の衝突によって生成される電気エネルギーの弱いバーストは、いつか航空宇宙業界が直径 1 ミリメートル未満のスペースデブリを追跡するのに役立ち、それによって地球周回軌道上の宇宙船への危険を軽減できる可能性があります。より多くの衛星が軌道上に投入されると、スペースデブリによる潜在的な危険が増大します。
アメリカ航空宇宙局 (NASA) によると、現在、直径 10 センチメートル (4 インチ) を超える物体が 25,000 個以上、地球の周りを周回しています。 1 cm から 10 cm の間では、これは約 500,000 に増加すると推定されます。 1mmに縮めると1億になります。これは、2022 年 1 月の時点でも同じ数です。地球の近くには、合計 1 億 7,000 万個のデブリがあり、総重量は 9,000 トンであると推定されています。
破片の中には、死んだ人工衛星とそれを打ち上げたロケットで構成されているものもあります。他には、ナットとボルト、ロケットのチューブの破片、さらには紛失した宇宙飛行士の道具袋のような雑多なアイテムの混合物もあります。世界中の宇宙機関はこれらの物体の追跡に多額の投資を行っていますが、それらはことわざにある氷山の一角にすぎません。
最大の懸念は、特に初期の宇宙ミッションで発生した非常に小さなデブリでした。スペースデブリを最小限に抑えるように設計された技術がまだ存在していなかったためです。さらに、偶発的な衛星衝突や一部の国による無責任な対衛星兵器実験によって発生した破片の量が増加しています。これらの破片の中には、ペイントの斑点ほどのサイズのものもありますが、時速 22,000 マイル (35,000 キロメートル) で移動するペイントの斑点は、ライフルの弾丸と同じくらいの損傷を引き起こす可能性があります。
残念ながら、小さなデブリは太陽光やレーダー信号を十分に反射しないため、検出や追跡が困難です。代わりに、ミシガン大学の研究者たちは別の原理に取り組んでいます。
彼らは、たとえ小さな粒子であっても、2 つの粒子が宇宙で衝突すると、ガスと破片の雲を放出し、破片を帯電させる静電気の爆発を引き起こすことを発見しました。最初の衝突を検出できるだけでなく、帯電した破片が互いに短時間接近すると、それらの間に小さな電気の火花が発生します。
研究チームによると、2つのアルミニウム片が軌道速度で衝突した場合、その結果生じる電気パルスは、地球上の高さ26メートル（85フィート）の無線アンテナや、NASAの深宇宙ネットワーク（DSN）上のより大型で感度の高いアンテナによって検出される可能性があるという。
このアイデアはコンセプトとしては支持を得ていますが、実用的な追跡システムになるまでにはまだ多くの作業が必要です。電気信号の周波数を制御する要因は数多くありますが、背景の無線信号や地球の大気中を伝わる破片からの信号によって引き起こされる減衰も同様です。
次のステップは、DSN を使用して宇宙からの実際の信号を検索し、海軍研究所と NASA のエイムズ研究センターでの超高速実験のデータを調べることです。さらに、チームはレーザーを使用してさまざまな軌道速度でさまざまな破片を発射する実験を実施し、電気放射のデータベースを構築します。
「私たちは、物体が硬いか柔らかいかを知りたいと思っています。それは、その軌道やその破壊力に影響を与えるからです」と、気候宇宙科学工学の研究助手であるモジタバ・アカヴァン・タフティ氏は語った。