Wissenschaftler schlägt Asteroidenjagd mit Heliostaten vor: eine kostengünstige Methode zur Erkennung von Gestein

Heliostaten sind Geräte, die der Sonne nachgeführt werden, um ihre Energie auf einen festen Punkt zu konzentrieren, in der Regel zum Zweck der Stromerzeugung. Aber was passiert mit diesen großen Spiegeln, wenn die Nacht hereinbricht? Nichts, zumindest im Moment...

John Sandusky, ein Wissenschaftler am Sandia National Laboratory, will das ändern. Er schlägt vor, diese Spiegel zum Aufspüren von Asteroiden bei Nacht zu verwenden und dabei die bestehende Infrastruktur zu nutzen. "Die Heliostat-Felder haben keine Aufgabe in der Nacht. Sie liegen einfach ungenutzt herum. Das Land hat die Möglichkeit, ihnen zu relativ geringen Kosten einen nächtlichen Job zu geben , um erdnahe Objekte zu finden ", erklärte Sandusky. "Wenn wir im Voraus wüssten, dass sich ein Asteroid nähert und wo er einschlagen könnte, hätten wir eine bessere Chance, uns vorzubereiten und den Schaden zu minimieren ".

Die meisten derzeitigen Bemühungen zur Planetenverteidigung stützen sich auf Spezialteleskope, die Bilder des Nachthimmels aufnehmen. Auf diesen Bildern identifizieren Computersysteme Asteroiden anhand der Spuren, die sie hinterlassen. Diese Methode ist zwar genau, aber auch teuer und langsam, und der Bau neuer Observatorien ist nicht immer machbar.

Ein nächtlicher Test in der Wüste

Um seine Hypothese zu testen, führte Sandusky in mehreren Sommernächten ein Experiment in der National Solar Thermal Test Facility durch, das Teil eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts des Labors war. Dabei verwendete er einen der 212 verfügbaren Heliostaten ohne Modifikation, indem er einfach die vorhandene Software nutzte, um ihn kontrolliert schwingen zu lassen.

"Solartürme sammeln eine Million Watt an Sonnenlicht. Nachts wollen wir ein Femtowatt auffangen, das ist ein Millionstel eines Millionstels eines Watts des von Asteroiden gestreuten Sonnenlichts", erklärte er.

Anstatt Bilder wie Teleskope aufzunehmen, schlägt Sandusky eine Technik vor, die auf der Messung der relativen Geschwindigkeit des Asteroiden im Verhältnis zu den Sternen basiert. "Ich versuche, den Asteroiden anhand seiner Geschwindigkeit im Verhältnis zu den Sternen zu erkennen", erklärt er.

Während des Experiments war der Heliostat so programmiert, dass er sich einmal pro Minute hin und her bewegte. Sandusky beobachtete von der Spitze des Solarturms aus, etwa 60 Meter über dem Boden, und verwendete herkömmliche optische Instrumente, um das vom Spiegel auf den Turm fokussierte Licht zu erfassen.

"Man verbringt viel Zeit mit Warten. Zwischen den einzelnen Datenerfassungspunkten lagen etwa 20 Minuten. Ich habe bis zum Morgengrauen Daten gesammelt", erinnert er sich. Obwohl das Experiment nicht darauf abzielte, Asteroiden zu finden, hat es gezeigt, dass das System bewegliche Sterne erkennen kann, was das Grundkonzept bestätigt.

Wirtschaftliche und strategische Vorteile

Abgesehen von den geringen Kosten im Vergleich zum Bau von Observatorien glaubt Sandusky, dass diese Technologie auch andere strategische Anwendungen haben könnte." Sie könnte der U.S. Space Force bei der Verfolgung von Raumfahrzeugen helfen, insbesondere in der zislunaren Region. Mondnahe Umlaufbahnen sind von der Erde aus nur schwer zu verfolgen", erklärte er.

Ihre Ergebnisse wurden bereits auf einer Konferenz der International Society for Optics and Photonics vorgestellt und in der Zeitschrift Unconventional Imaging, Sensing, and Adaptive Optics 2024 veröffentlicht . In diesem frühen Stadium sei es wichtig, Kritik und Anregungen aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu erhalten, betont er. "Wir wollen von unseren Kollegen aus den Bereichen Optik und Asteroidenjagd hören. Ihre Kommentare werden uns helfen, die Unsicherheiten in Bezug auf die Funktionsweise dieser Technologie zu verstehen ".

Nächste Schritte: Skalierung der Idee

Für die Zukunft plant Sandusky, das Experiment zu erweitern: Er testet mehrere Heliostaten und richtet sie auf bekannte Planeten, um die Grenzen des Systems besser messen zu können. "Wir wollen zeigen, dass wir erdnahe Objekte aufspüren können. Wir wollen auch beweisen, dass diese Technologie skaliert werden kann, um noch kleinere Asteroiden zu entdecken", schloss er.

Quellenhinweis:

John Sandusky et al, Prospect for cislunar spacecraft and near-earth asteroid detection using heliostat fields at night , Unconventional Imaging, Sensing, and Adaptive Optics 2024 (2024). DOI: 10.1117/12.3028242