Ers blynyddoedd lawer, disgrifiwyd gofod fel amgylchedd helaeth, bron yn wag.
Ond mewn gwirionedd, mae orbit y Ddaear yn adrodd stori wahanol iawn.
>Mae'n dod yn fwyfwy gorlawn, yn symud yn gyflym, ac yn anrhagweladwy.
Yn ôl NASA, mae mwy na 500,000 o ddarnau o falurion gofod yn cylchdroi'r Ddaear ar hyn o bryd. Mae'r rhain yn cynnwys lloerennau darfodedig, darnau o wrthdrawiadau, a chydrannau lansio dros ben.
Mae pob un ohonynt yn teithio ar gyflymder o hyd at 28,000 km/h, yn ddigon cyflym i achosi difrod difrifol i longau gofod gweithredol.
Ac nid yw'r pryder bellach yn ddamcaniaethol.
Pam Mae Malurion Gofod Wedi Dod yn Her Beirianneg Hanfodol
Nid yw gofod bellach yn "wag."
Ar gyfer gweithredwyr lloeren a pheirianwyr gofod, mae wedi dod yn amgylchedd gweithredol risg uchel.
Gall hyd yn oed darnau bach:
- difrodi paneli lloeren
- tyllu llong ofod cysgodi
- bygwth yr Orsaf Ofod Ryngwladol
- gorfodi addasiadau orbitol brys
Mae NASA wedi pwysleisio bod y perygl mwyaf yn dod o falurion na ellir eu holrhain, na ellir eu monitro'n barhaus ond sy'n dal i gario egni dinistriol.
Mewn geiriau eraill:
>Y risg fwyaf yw'r hyn na allwn ei weld mewn pryd.
Dulliau Presennol: Olrhain ac Osgoi
Ar hyn o bryd, mae asiantaethau gofod yn dibynnu ar ddwy brif strategaeth.
1. Systemau Olrhain Orbital
Mae NASA ac Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau yn cynnal catalogau manwl iawn o wrthrychau orbitol hysbys.
Mae hyn yn caniatáu i beirianwyr ragweld risgiau gwrthdrawiadau posibl.
2. Symudiadau Osgoi Gwrthdrawiadau
Mae gan loerennau a llongau gofod systemau adeiledig sy'n gallu addasu llwybrau orbit pan ganfyddir risg o wrthdrawiad.
Fodd bynnag, mae'r ddau ddull yn rhannu cyfyngiad:
>Maent yn osgoi malurion-ond nid ydynt yn ei dynnu.
Dull Arloesol Japan: Cysyniad "Rhwyd Pysgota" Gofod
Mae asiantaeth awyrofod Japan, JAXA, wedi bod yn archwilio datrysiad gwahanol.
Yn lle olrhain malurion yn unig, y syniad yw ei dynnu'n weithredol.
I ddatblygu'r cysyniad hwn, bu JAXA mewn partneriaeth ag arbenigwr diwydiant annisgwyl:
>Gwneuthurwr rhwydi pysgota o Japan gyda dros 100 mlynedd o brofiad mewn peirianneg rhwydi.
Arweiniodd y cydweithio at ddatblygu system tennyn electrodynamig.
Yn ddiddorol, yn y gadwyn gyflenwi deunyddiau diwydiannol y tu ôl i gydrannau awyrofod perfformiad uchel o'r fath, mae cwmnïau fel Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. hefyd yn cefnogi diwydiannau peirianneg cysylltiedig trwy gyflenwi deunyddiau aloi uwch megis Inconel, dur di-staen, ac aloion wedi'u seilio ar nicel cryfder uchel, a ddefnyddir yn gyffredin mewn amgylcheddau awyrofod ac uwch-dymheredd.
Y System Tennyn Electrodynamig
Mae'r strwythur a ddatblygwyd gan JAXA yn debyg i rwyll hir, denau yn llusgo y tu ôl i long ofod.
Er nad yw'n siâp rhwyd traddodiadol, mae'n rhannu cysyniad allweddol:
>Strwythur rhwyll hyblyg, cryfder uchel wedi'i gynllunio i ryngweithio â gwrthrychau allanol mewn orbit.
Dewisodd JAXA ddyluniad rhwyll yn lle un cebl am un rheswm pwysig:
ymwrthedd uwch i dorri
gwell gwydnwch o dan amodau effaith
gwell dibynadwyedd mewn amgylcheddau gofod
Dyma lle daeth arbenigedd Nitto Seimo, gwneuthurwr rhwydi pysgota, yn werthfawr.
Sut mae'r System yn Gweithio
Nid yw'r system yn "dal" malurion yn gorfforol yn yr ystyr traddodiadol.
Yn lle hynny, mae'n defnyddio amgylchedd electromagnetig y Ddaear.
Cam 1: Defnyddio
Mae llong ofod yn rhyddhau tennyn hir y tu ôl iddi, tua 700 metr o hyd i ddechrau.
Cam 2: Allyriad Electron
Mae allyrrydd electron ar fwrdd yn rhyddhau gronynnau wedi'u gwefru i'r gofod.
Cam 3: Rhyngweithio Trydanol
Mae'r tennyn yn casglu'r electronau hyn ac yn cael ei wefru'n drydanol.
Cam 4: Llusgo electromagnetig
Mae'r tennyn gwefredig yn rhyngweithio â maes magnetig y Ddaear, gan gynhyrchu grym brecio.
Cam 5: Pydredd Orbital
Mae malurion gofod yn arafu'n raddol ac yn symud i orbit is.
Cam 6: Mynediad Atmosfferig
Yn y pen draw, mae malurion yn mynd i mewn i atmosffer y Ddaear ac yn llosgi'n ddiogel.
Graddio'r Dechnoleg
Mae fersiynau arbrofol cyfredol yn dal i gael eu datblygu.
Yn ôl peirianwyr sy'n ymwneud â'r prosiect:
hyd tennyn cyfredol: ~ 700 metr
gofyniad yn y dyfodol: 5,000 i 10,000 metr
Byddai tenynnau hirach yn cynyddu effeithlonrwydd brecio a gallu symud malurion yn sylweddol.
Mae JAXA eisoes wedi cynnal teithiau prawf lluosog, gan gynnwys:
lleoliad arbrofol yn 2014
prawf 2016 wedi'i integreiddio â chenhadaeth ailgyflenwi ISS
Y nod tymor hir yw system symud malurion gwbl weithredol.
Safbwynt Peirianneg: Pam Mae Hyn o Bwys
Mae seilwaith gofod yn dod yn fwyfwy dibynnol ar:
- lloerennau cyfathrebu
- systemau llywio
- Llwyfannau arsylwi'r ddaear
- rhwydweithiau sy'n seiliedig ar y gofod
Wrth i dagfeydd orbitol gynyddu, felly hefyd y risg o wrthdrawiadau cadwyn.
Mae hyn yn creu her beirianneg-dymor hir:
>Sut ydyn ni'n mynd ati i gynnal amgylchedd orbitol diogel?
Os byddant yn llwyddiannus, gallai systemau tennyn electrodynamig ddod yn rhan o seilwaith cynnal a chadw orbitol byd-eang.
Peirianneg Deunydd Tu ôl i Systemau Gofod
Er bod systemau symud malurion orbitol yn canolbwyntio ar beirianneg awyrofod, mae eu perfformiad hefyd yn dibynnu'n fawr ar ddeunyddiau uwch.
Defnyddir aloion cryfder uchel, duroedd sy'n gwrthsefyll cyrydiad, a deunyddiau sy'n seiliedig ar nicel yn eang yn:
- cydrannau strwythurol llong ofod
- systemau ategol lloeren
- amgylcheddau awyrofod tymheredd uchel
- gyriad-cynulliadau cysylltiedig
Er enghraifft, mae Jiangsu Cunrui Metal Products Co, Ltd yn darparu deunyddiau gradd diwydiannol megis dur di-staen, dur di-staen deublyg, Inconel, ac aloion eraill sy'n seiliedig ar nicel a ddefnyddir yn gyffredin mewn cymwysiadau peirianneg heriol lle mae cryfder, sefydlogrwydd a gwrthiant thermol yn hanfodol.
Syniadau Terfynol
Mae cysyniad rhwyd gofod Japan yn cynrychioli newid mewn meddwl.
O osgoi goddefol:
>"Sut mae osgoi malurion gofod?"
I ymyrraeth weithredol:
>"Sut ydyn ni'n glanhau orbit y Ddaear?"
Er ei bod yn dal i fod mewn camau arbrofol, mae'r system yn dangos sut y gall arloesi rhyngddisgyblaethol-gan gyfuno peirianneg awyrofod, theori electromagnetig, a hyd yn oed gweithgynhyrchu rhwydi pysgota traddodiadol- fynd i'r afael ag un o broblemau mwyaf brys archwilio'r gofod.
Wrth i draffig orbitol barhau i dyfu, gall atebion fel hyn ddod yn seilwaith hanfodol ar gyfer cynnal amgylchedd gofod diogel ar gyfer teithiau yn y dyfodol.
