Ablación con láser para la eliminación de escombros orbitales. Medidas de fuerza

Abstract

[EN] Although there are only about 23,000 tracked pieces of orbital debris, there are approximately 500,000 pieces of 'space junk' that are large enough to do significant damage if they impact an operational satellite. They all travel at speeds of up to 17,500 mph, fast enough for a small piece of orbital debris to damage a satellite or a spacecraft. Laser ablation has been proposed as a method of debris removal, in which a spacecraft carrying a laser approaches large pieces of debris and ablates their surface, generating a directional plume of particles, which imparts an impulse on the debris. The debris is used as a propellant for the deorbit maneuver, removing the necessity to carry additional propellant for deorbit from Earth, increasing the mission lifetime. A low-cost method for direct force measurements from the laser ablation is presented. The laser ablates a target placed at the end of a cantilevered beam inside a vacuum chamber in order to remove any atmospheric effects. The deflection of the cantilevered beam is measured by tracing a low power laser spot that is reflected by a small mirror at the back of the beam.

[ES] A pesar de que sólo hay alrededor de 23.000 piezas conocidas de desechos orbitales, hay aproximadamente 500.000 piezas de "basura espacial" que son lo suficientemente grandes como para causar daño significativo si impactan con un satélite operacional. Estas piezas viajan a velocidades de hasta 17.500 mph, lo suficientemente rápido para que un pequeño pedazo de desechos orbitales pueda dañar un satélite o una nave espacial. La ablación con láser ha sido propuesta como un método de eliminación de los desechos, en la que una nave espacial que lleva un láser se aproxima a grandes piezas de escombros y dispara su superficie, generando una columna direccional de partículas, que imparte un impulso sobre los escombros. Estos escombros son utilizados como propulsor para la maniobra de desorbita, y por tanto, se elimina la necesidad de llevar propulsor adicional para desorbitar los escombros desde la tierra, aumentando la vida útil de la misión. Se presenta un método de bajo costo para las mediciones de la fuerza directa de la ablación con láser sobre superficies de deshechos espaciales. El láser apunta un blanco situado en el extremo de una viga en voladizo en el interior de una cámara de vacío a fin de eliminar los efectos atmosféricos. La deflexión de la viga en voladizo se mide mediante el trazado de un punto láser de baja potencia que se refleja por un pequeño espejo en la parte trasera de la viga.