Kosmiczne śmieci stają się coraz większym problemem. Od dziesięcioleci wysyłamy satelity na orbitę wokół Ziemi. Niektóre z nich orbitują i spalają się w ziemskiej atmosferze lub spadają na powierzchnię. Ale większość rzeczy, które wysyłamy na orbitę, wciąż tam jest.
Staje się to poważnym problemem w miarę upływu lat i wprowadzamy coraz więcej sprzętu na orbitę. Od czasu, gdy pierwszy satelita - Sputnik 1 - został wystrzelony na orbitę w 1957 r., Na orbitę umieszczono ponad 8000 satelitów. Na 2018 r. Około 4900 nadal znajduje się na orbicie. Około 3000 z nich nie działa. To kosmiczne śmieci. Ryzyko zderzenia rośnie, a naukowcy pracują nad rozwiązaniami. Z czasem problem będzie się nasilał, ponieważ kolizje między obiektami powodują powstawanie większej liczby odłamków, z którymi trzeba sobie poradzić.
Istnieją dwie klasyfikacje systemów usuwania śmieci kosmicznych: metody kontaktowe i metody bezdotykowe. Metody kontaktu obejmują ramiona robotów, uwięzi i sieci. Metody bezdotykowe obejmują lasery i wiązki jonów. Jak dotąd metody bezdotykowe okazały się bardziej niezawodne. Zespół z Uniwersytetu Tohoku w Sendai, Japonia, i ich koledzy z Australian National University, opracowują unikalną metodę bezdotykową zwaną metodą bezdotykową pasterza wiązką jonową.
Istnieją dwa problemy z celowaniem wiązek jonów w kosmiczne śmieci i kierowaniem ich w kierunku Ziemi. Przeciwdziałanie wypycha satelitę z pozycji. Innym problemem jest sama masa śmieci kosmicznych. Potrzeba dużej mocy, aby skierować ją nieszkodliwie w kierunku Ziemi.
Naukowcy koncentrują się na satelitach na niskiej orbicie ziemskiej. Obiekty te mają zwykle zakres od 1 do 2 ton. Według badań, obiekty w tym przedziale mas zajmowałyby około 80 do 150 dni, zanim ich orbitowanie było możliwe. Opracowanie, zbudowanie i wystrzelenie satelity wystarczająco potężnego do tego celu, z dwoma oddzielnymi silnikami odrzutowymi, jest trudne i kosztowne.
„Jeśli usuwanie gruzów może być przeprowadzone za pomocą pojedynczego układu napędowego o dużej mocy, będzie to miało duże znaczenie dla przyszłych działań kosmicznych.” - profesor nadzwyczajny Kazunori Takahashi, Uniwersytet Tohoku, Japonia.
Zespół japońsko-australijski opracowuje system, który rozwiązuje te problemy za pomocą unikalnego dwukierunkowego układu wiązki plazmy. Dwie wiązki mogą się wzajemnie przeciwdziałać, przy czym jedna utrzymuje satelitę pasterza na swoim miejscu, a druga kieruje śmieci do Ziemi. Pojedyncze źródło zasilania zasila dwie wiązki, a satelita kieruje wiązki zgodnie z wymaganiami.
„Jeśli usuwanie gruzów może być wykonane za pomocą pojedynczego układu napędowego o dużej mocy, będzie to miało znaczące zastosowanie w przyszłej działalności kosmicznej”, powiedział profesor Kazunori Takahashi z Tohoku University w Japonii, który prowadzi badania nad nowymi technologiami usuwania przestrzeni kosmicznej śmieci we współpracy z kolegami z Australian National University.
Testy laboratoryjne wyraźnie wykazały, że helikopterowy pędnik plazmowy może usuwać kosmiczne śmieci za pomocą jednego układu napędowego. Eksperymenty laboratoryjne, pola magnetyczne i wtryski gazu kontrolują smugi plazmy z jednego pędnika plazmowego. Testy laboratoryjne pozwoliły zmierzyć siłę przyłożoną do symulowanego kosmicznego śmieci. System zastosował dokładną ilość siły przeciwnej do satelity, aby utrzymać go w pozycji. System działa w trzech różnych trybach: przyspieszenie satelity, opóźnienie satelity i usuwanie śmieci.
„Helikonowy pędnik plazmowy jest systemem bezelektrodowym, który pozwala mu wykonywać długie operacje przy wysokim poziomie mocy.” mówi Takahashi: „To odkrycie znacznie różni się od istniejących rozwiązań i znacząco przyczyni się do zrównoważonej działalności człowieka w kosmosie w przyszłości”.
- Komunikat prasowy Uniwersytetu Tohoku: Sterownik plazmowy: Nowa technologia usuwania gruzu kosmicznego
- Artykuł badawczy w Nature.com: Prezentacja nowej technologii usuwania gruzu kosmicznego za pomocą dwukierunkowego pędnika plazmowego
- Wpis w Wikipedii: satelita
