Kosminių šiukšlių matavimai radarais Žemėje

Kosminės šiukšlės, palydovai, radijo teleskopai, radarai, optiniai prietaisai – šiandien apie kosminių šiukšlių stebėjimus ir matavimus.

Kosminės šiukšlės stebimos ir matuojamos iš Žemės ir iš kosmoso. Optiniai prietaisai (teleskopai) ir radijo teleskopai, kurie gali būti vadinami ir radarais, stebi kosminės šiukšlės iš Žemės.
Optiniai stebėjimai leidžia kosmines šiukšles stebėti ir aukštose orbitose virš Žemės, radarais stebimo tik LEO orbituojančios šiukšlės. 
Mažo diametro (0.4 – 3 metrai) optiniai prietaisai (teleskopai), naudojami kosminių šiukšlių stebėjimams, lenkia daugumą radarų pagal šiukšlių stebėjimo galimybės dideliame aukštyje virš Žemės.

Radarai

Stebėjimai radarais turi savo privalumų, lyginant su optiniais prietaisais, gali stebėti bet kokiu oru ir naktį ir dieną. Radaro galia ir bangos ilgis yra veiksniai, ribojantys kosmoso šiukšlių aptikimą dideliuose aukščiuose. Radarai gali būti su mechaniniu ir elektroniniu valdymu. Pirmojo tipo radarai dažniausiai seka ir/arba fotografuoja palydovus, ir antrojo tipo dažniausiai naudojami stebint ir ieškant.

Radarų veikimo būdai

Radarai kosmines šiukšles stebi keliais būdais (veikimo rūšis lentelėje): sekimas; atspindys ir mišrus būdas (stare and chase). Sekimas – objektas sekamas kelias minutes, gaunami krypties, jos kitimo bei greičio duomenys, pagal kuriuos galima apskaičiuoti orbitos elementus. Atspindys – radaro antena nejuda ir surenka išspinduliuotų bangų atspindį nuo pralekiančių objektų radaro stebėjimo lauke. Šis būdas leidžia surinkti statistinę informaciją apie stebimų kosmoso šiukšlių skaičių ir dydį, tačiau, lyginant su sekimu, atspindys surenka mažiau duomenų apie kosmoso šiukšlių orbitas. Mišrus būdas – radaras pradeda veikti atspindžio būdu, vėliau pereina į sekimą. Tokiu būdu gaunami tikslesni duomenys apie orbitos parametrus. Kai duomenys apie kosmoso šiukšles yra surinkti, radaras pereina į atspindžio būdą.

Radarai gali būti monostatinės ir bistatinės konfigūracijos. Monostatinė – kai ta pati antena dirba ir kaip siustuvas ir kaip imtuvas. Bistatinė – viena antena siunčia radijo bangas, kita priima jų atspindį nuo kosmoso šiukšlių. Antrosios konfigūracijos radarai turi didesnį jautrumą ir tokius radarus galima jungti į bendrą radarų tinklą. 

Pagal radarų matavimus galima apskaičiuoti ir gauti tokius kosminių šiukšlių ar/ir palydovų duomenis: a) orbitos elementai (jie apibūdina objekto masės centro judėjimą aplink Žemę; b) objekto judesį aplink jo masės centrą; c) objekto dydį ir formą; d) galimą egzistavimo laiką orbitoje; e) balistinį koeficientą, apibūdinantį objekto judėjimą atmosferoje; f) objekto masė; g) objekto medžiagos savybės.

Kosmoso šiukšlių stebėjimo radarai Žemėje

KU – Kioto universitetas, jo radaras gali sekti kosmines šiukšles 20 sekundžių; Jautrumas – stebimos kosmoso šiukšlės dydis cm ir orbitavimo aukštis virš Žemės km; eks* – veikė tik kartą; ISAS – Kosmoso ir Astronautikos mokslų Institutas (Institute of Space and Astronautical Sciences); TIRA – sekimo ir fotografavimo radaras (The Tracking & Imaging Radar), DoD – Gynybos departamentas (Department of defence).

Uchinoura radaras

Usuda radaras

49 m diametro TIRA radaras yra greičiausias pasaulyje ir azimute gali sekti objektus 24°/per 1 sekundę greičiu

Europos Kosmoso Agentūros krovininio erdvėlaivio ATV-3 atvaizdas gautas TIRA

Gauta informacija apie kosmines šiukšles gula į katalogus.