Podczas pracy w NASA Johnson Space Center w latach 70. astrofizyk Donald Kessler przewidział, że zderzenia między śmieciami kosmicznymi będą coraz bardziej powszechne, gdy gęstość śmieci kosmicznych wzrośnie na orbicie wokół Ziemi - tworząc efekt kaskadowy. Od 2005 r. Ilość gruzu na orbicie podążała wykładniczo po krzywej wzrostu, potwierdzając prognozę Kesslera.
Biorąc pod uwagę, że problem będzie się nasilał w nadchodzących latach, rośnie zapotrzebowanie na technologie, które mogą usuwać kosmiczne śmieci. W wyniku konkurencyjnego procesu ESA niedawno zleciła szwajcarskiemu startupowi ClearSpace Today stworzenie pierwszej na świecie misji kosmicznej usuwania śmieci. Ta misja, znana jako ClearSpace-1, ma się rozpocząć w 2025 roku i pomoże utorować drogę dla kolejnych misji usuwania gruzu.
Obecnie na orbicie znajduje się około 29 000 kawałków kosmicznych śmieci, które stanowią poważne ryzyko kolizji z satelitami i misjami kosmicznymi. Są to jednak tylko obiekty o średnicy przekraczającej 10 cm (~ 4 cale). Ponadto istnieje około 750 000 obiektów o rozmiarach od 1 mm do 1 cm i kolejne 166 milionów o średnicy od 1 do 10 cm (0,4 do 4 cali).
Aby znaleźć rozwiązania tego problemu, zespół doświadczonych badaczy gruzu kosmicznego z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zebrał się, aby uruchomić ClearSpace Today. Podczas ostatniej Rady Ministerialnej ESA (Space19 +) - która odbyła się w Sewilli w Hiszpanii pod koniec listopada - ministrowie zgodzili się udzielić kontraktu usługowego dostawcy usług komercyjnych, aby bezpiecznie usunąć nieaktywny obiekt będący własnością ESA z LEO.
Dzięki wsparciu ze strony nowego programu ESA dotyczącego bezpieczeństwa kosmicznego, celem tej inicjatywy jest przyczynienie się do procesu czyszczenia przestrzeni orbitalnej. Jednocześnie ma on działać jako demonstrator, który zweryfikuje niezbędne technologie usuwania śmieci. Jak Luisa Innocenti, kierująca inicjatywą ESA Clean Space, powiedziała:
„Badania NASA i ESA pokazują, że jedynym sposobem na ustabilizowanie środowiska orbitalnego jest aktywne usuwanie dużych przedmiotów. W związku z tym będziemy kontynuować rozwój podstawowych technologii prowadzenia, nawigacji i kontroli oraz metod spotkania i wychwytywania w ramach nowego projektu o nazwie Active Debris Removal / In-Orbit Servicing - ADRIOS. Wyniki zostaną zastosowane do ClearSpace-1. Ta nowa misja, realizowana przez zespół projektowy ESA, pozwoli nam zademonstrować te technologie, osiągając światowy sukces w tym procesie. ”
Gdy znajdzie się na orbicie, „ścigający” ClearSpace-1 spotka się z górnym etapem dodatkowego adaptera ładunku pomocniczego VEga (VESPA), który znajduje się obecnie na orbicie wysokościowej 800 km na 660 km (500 mil na 410 mil). Ta odrobina gruzu była wynikiem drugiego lotu wyrzutni Vega, który miał miejsce w 2013 roku i dostarczył satelitę ESA Proba-V na orbitę, a także pierwsze satelity Wietnamu i Estonii.
Ten cel jest idealnym przedmiotem z wielu powodów. Oprócz masy 100 kg (220 funtów) - co jest porównywalne z masą nieistniejącego satelity - jego stosunkowo prosty kształt i solidna konstrukcja ułatwi przechwytywanie i przenoszenie. Jako taki, ten górny stopień VESPA jest dobrym przypadkiem testowym przed podjęciem jakichkolwiek prób uchwycenia większych, trudniejszych kawałków śmieci (lub wielu kawałków).
Przed spotkaniem misji ClearSpace-1 z celem zostanie wypuszczona na niższą 500-kilometrową orbitę w celu uruchomienia i testów krytycznych. Po zakończeniu ścigający zostanie podniesiony na swoją docelową orbitę i, pod nadzorem ESA, za pomocą czterech robotycznych ramion uchwyci VESPA. Oba zostaną następnie deorbitowane, aby spalić się w atmosferze. Jak wyjaśnił Luc Piguet, założyciel i CEO ClearSpace:
„To właściwy czas na taką misję. Problem odpadów kosmicznych jest bardziej palący niż kiedykolwiek wcześniej. Dziś mamy prawie 2000 satelitów na żywo w kosmosie i ponad 3000 nieudanych. W nadchodzących latach liczba satelitów wzrośnie o rząd wielkości, a wiele mega-konstelacji składa się z setek, a nawet tysięcy satelitów zaplanowanych na niskiej orbicie ziemskiej w celu świadczenia usług telekomunikacyjnych i monitorowania o szerokim zasięgu, o niskim opóźnieniu. Oczywista jest potrzeba, aby „laweta” usunęła uszkodzone satelity z tego regionu o dużym natężeniu ruchu ”.
Ta decyzja jest częścią najbardziej ambitnego jak dotąd planu dotyczącego przyszłości ESA i europejskiego sektora kosmicznego. Podczas tegorocznej Rady Ministerialnej ESA zobowiązała się do znacznego zwiększenia finansowania badań i eksploracji kosmosu po raz pierwszy od 25 lat.
Obejmuje to pierwszy detektor fal grawitacyjnych w kosmosie - laserową interferometryczną antenę kosmiczną (LISA) - która będzie towarzyszyć misji Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics (Athena) podczas badania czarnej dziury. Z oczywistych powodów zajmowanie się kosmicznymi śmieciami zajmuje szczególne miejsce w planach agencji kosmicznych na przyszłość.
Jako jeden z głównych podmiotów śledzących odpady kosmiczne zaangażowanie ESA w strategie łagodzenia skutków i oczyszczania nie powinno być zaskoczeniem.
„Wyobraź sobie, jak niebezpieczne byłoby żeglowanie na pełnym morzu, gdyby wszystkie statki, które kiedykolwiek zaginęły w historii, dryfowały na powierzchni wody” - powiedział dyrektor generalny ESA Jan Wörner. „Taka jest obecna sytuacja na orbicie i nie można jej kontynuować. Państwa członkowskie ESA zdecydowanie poparły tę nową misję, która wskazuje również drogę do wprowadzenia niezbędnych nowych usług komercyjnych w przyszłości. ”
