Research press release


Nature Communications

Physics: Tracking space debris in daylight

昼間の時間帯も、宇宙ゴミ(スペースデブリ)のレーザー測距を行えるようになったことを報告する論文が、今週、Nature Communications に掲載される。この成果により、衝突回避のためにレーザー測距法を使って宇宙ゴミを追跡できる時間帯が、数時間から1日の大半にまで大幅に延長された。


今回、Michael Steindorferたちの研究チームは、望遠鏡、検出器、フィルターを組み合わせて、昼間の空に対する観測対象物のコントラストを高めた。また、Steindorferたちは、標的の予測補正値を算出するリアルタイム標的検出ソフトウエアも開発し、これを用いて不正確な予測の補正を行った。Steindorferたちは、昼間の時間帯も宇宙ゴミのレーザー測距を実施でき、全ての人工衛星レーザー測距所における観測可能時間を延長し得ることを実証した。Steindorferたちは、オーストリアのグラーツにある宇宙レーザー測距所での観測時間が1日6時間から季節によっては22時間まで延長される可能性があるという考えを示し、観測時間が大幅に延長されることで、より正確に宇宙ゴミの軌道を予測でき、地球周回軌道にある人工衛星や宇宙ステーションの運用における安全性向上に役立つと考えられると結論付けている。

Space debris laser ranging can now be performed during daylight hours, reports a study in Nature Communications this week. The findings greatly increase the period over which this technique can be used to track space debris in order to avoid collisions, from a few hours to most of the day.

Defunct satellites and rocket bodies in Earth’s orbit constitute space debris and increasing numbers of these are a threat to active satellites. A technique called space debris laser ranging measures the distance to these objects, which can then be used to help avoid damage to satellites and spacecraft. However, this method is currently only possible for a few hours around twilight, when the satellite laser ranging station on Earth is in darkness and the debris is still illuminated by the Sun.

Michael Steindorfer and colleagues combine a telescope, detector and filter to increase the contrast of objects with respect to the daylight sky. They also developed real-time target detection software that calculates the target-prediction offset, which is then used to correct inaccurate predictions. The authors demonstrate that daylight space debris laser ranging is possible and would increase the potential observation times for all satellite laser ranging stations. They suggest that observation times at the space laser ranging station in Graz, Austria could increase from 6 to 22 hours a day, depending on the season. Significantly longer observation times would allow more precise orbital predictions of space debris that will aid safer satellite and space station operations in Earth’s orbit, they conclude.

doi: 10.1038/s41467-020-17332-z

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