Po prawie siedemdziesięciu latach lotów kosmicznych szczątki kosmiczne stały się dość poważnym problemem. Ta śmieci, która unosi się na niskiej orbicie ziemskiej (LEO), składa się z spędzonych pierwszych etapów rakiet i niedziałających satelitów i stanowi poważne zagrożenie dla długoterminowych misji, takich jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i przyszłe starty kosmiczne. Według liczb opublikowanych przez Biuro ds. Odpadów kosmicznych w Europejskim Centrum Operacji Kosmicznych (ESOC) problem staje się coraz poważniejszy.
Ponadto agencje kosmiczne i prywatne firmy z branży lotniczej mają nadzieję w nadchodzących latach znacznie zwiększyć liczbę satelitów i siedlisk kosmicznych. W związku z tym NASA rozpoczęła eksperymenty z rewolucyjnym nowym pomysłem na usuwanie śmieci kosmicznych. Sonda znana jest jako statek kosmiczny RemoveDebris, który niedawno został wdrożony z ISS w celu przeprowadzenia serii demonstracji technologii Active Debris Removal (ADR).
Satelita został złożony przez Surrey Satellite Technology Ltd. i Surrey Space Center (na University of Surrey w Wielkiej Brytanii) i zawiera eksperymenty przeprowadzone przez wiele europejskich firm lotniczych. Mierzy około 1 metr z boku i waży około 100 kg (220 funtów), co czyni go największym satelitą wysłanym do ISS.
Statek kosmiczny RemoveDebris ma na celu wykazanie skuteczności sieci gruzu i harpunów w chwytaniu i usuwaniu kosmicznych śmieci z orbity. Jak powiedział Sir Martin Sweeting, dyrektor naczelny SSTL w ostatnim oświadczeniu:
„Doświadczenie SSTL w projektowaniu i budowaniu małych, małych misji satelitarnych było podstawą sukcesu RemoveDEBRIS, przełomowego demonstratora technologii dla misji aktywnego usuwania śmieci, które rozpoczną nową erę usuwania śmieci kosmicznych na orbicie Ziemi”.
Oprócz Surrey Space Center i SSTL, konsorcjum stojące za statkiem kosmicznym RemoveDebris obejmuje Airbus Defence and Space - drugą co do wielkości firmę kosmiczną na świecie - wyrzutnie Airbus Safran, Innovative Solutions in Space (ISIS), CSEM, Inria i Stellenbosch University. Statek kosmiczny, zgodnie ze stroną internetową Surrey Space Center, składa się z następujących elementów:
„Misja będzie składać się z głównej platformy satelitarnej (~ 100 kg), która raz na orbitę rozmieści dwa CubeSaty jako cele sztucznego gruzu, aby zademonstrować niektóre technologie (przechwytywanie sieci, przechwytywanie harpuna, nawigacja oparta na wizji, de-orbitacja dragsail). Projekt jest współfinansowany przez Komisję Europejską i partnerów projektu, a kieruje nim Surrey Space Center (SSC), University of Surrey, Wielka Brytania. ”
Na potrzeby demonstracji „statek-matka” rozłoży dwa sześciany, które będą symulować dwa kawałki śmieci kosmicznych. W pierwszym eksperymencie jeden z CubeSats - oznaczony DebrisSat 1 - nadmuchuje swój balon na pokładzie, aby zasymulować większy kawałek śmieci. Statek kosmiczny RemoveDebris rozłoży następnie swoją siatkę, aby ją schwytać, a następnie poprowadzi do atmosfery ziemskiej, gdzie zostanie uwolniona.
Drugi CubeSat, o nazwie DebrisSat 2, zostanie wykorzystany do przetestowania laserów śledzących i dalekosiężnych statku macierzystego, jego algorytmów oraz technologii nawigacji opartej na wizji. Trzeci eksperyment, który przetestuje zdolność harpuna do chwytania krążących w kosmosach szczątków, ma się odbyć w marcu przyszłego roku. Ze względów prawnych harpun nie będzie testowany na prawdziwym satelicie, a zamiast tego będzie składał się ze statku-matki rozciągającego ramię z celem na końcu.
Harpun zostanie następnie wystrzelony na uwięzi z prędkością 20 metrów na sekundę (45 mil na godzinę), aby sprawdzić jego dokładność. Po wystrzeleniu do stacji 2 kwietnia satelita został wysłany z japońskiego modułu laboratoryjnego Kibo ISS 20 czerwca przez kanadyjskie ramię robota stacji. Jak Guillermo Aglietti, dyrektor Surrey Space Center, wyjaśnił w wywiadzie dla SpaceFlight Now przed wystrzeleniem statku kosmicznego na ISS:
„Sieć, jako sposób na wychwytywanie szczątków, jest bardzo elastyczną opcją, ponieważ nawet jeśli szczątki się obracają lub mają nieregularny kształt, uchwycenie ich za pomocą siatki jest stosunkowo niskie ryzyko w porównaniu z… korzystaniem z ramienia robota , ponieważ jeśli szczątki wirują bardzo szybko, a ty próbujesz je złapać za pomocą robota, to oczywiście jest problem. Ponadto, jeśli chcesz schwytać śmieci za pomocą robota lub chwytaka, potrzebujesz miejsca, w którym możesz złapać kawałek śmieci bez odłamywania go. ”
Eksperyment netto jest obecnie zaplanowany na wrzesień 2018 r., A drugi eksperyment na październik. Po zakończeniu tych eksperymentów statek-matka rozłoży smoczą żaglówkę, by działać jako mechanizm hamujący. Ten rozszerzalny żagiel będzie doświadczał zderzeń z cząsteczkami powietrza w zewnętrznej atmosferze Ziemi, stopniowo zmniejszając swoją orbitę, aż wejdzie w gęstsze warstwy atmosfery ziemskiej i spłonie.
Ten żagiel zapewni, że statek kosmiczny zacznie deorbitować w ciągu ośmiu tygodni od jego rozmieszczenia, zamiast szacowanych dwóch i pół roku, które zajmie to w naturalny sposób. Pod tym względem statek kosmiczny RemoveDebris pokaże, że jest w stanie poradzić sobie z problemem resztek kosmicznych, nie powiększając go.
W końcu statek kosmiczny RemoveDebris przetestuje szereg kluczowych technologii zaprojektowanych, aby usuwanie gruzu z orbity było tak proste i opłacalne, jak to możliwe. Jeśli okaże się skuteczny, ISS może odbierać wiele statków kosmicznych RemoveDebris w ftureu, które mogłyby być następnie rozmieszczane stopniowo w celu usunięcia większych fragmentów kosmicznych śmieci, które zagrażają stacji i satelitom operacyjnym.
Conor Brown jest zewnętrznym menedżerem ładunków Nanoracks LLC, firmy, która opracowała system Kaber na pokładzie modułu laboratoryjnego Kibo, aby uwzględnić rosnącą liczbę MicroSat wdrażanych z ISS. Jak wyraził w ostatnim oświadczeniu:
„Wspaniale było pomóc w realizacji tej przełomowej misji. RemoveDebris demonstruje niektóre niezwykle ekscytujące technologie aktywnego usuwania gruzu, które mogą mieć duży wpływ na to, jak radzimy sobie z poruszaniem się odpadów kosmicznych. Ten program jest doskonałym przykładem tego, jak rozrosły się małe zdolności satelitarne i jak stacja kosmiczna może służyć jako platforma dla misji o tej skali. Jesteśmy podekscytowani, widząc wyniki eksperymentów i wpływ, jaki ten projekt może mieć w nadchodzących latach. ”
Oprócz statku kosmicznego RemoveDebris, ISS otrzymało niedawno nowe narzędzie do wykrywania szczątków kosmicznych. Nazywa się to Space Debris Sensor (SDS), skalibrowanym czujnikiem zderzeniowym zamontowanym na zewnętrznej stronie stacji w celu monitorowania uderzeń spowodowanych drobnymi odpadami kosmicznymi. W połączeniu z technologiami przeznaczonymi do usuwania śmieci kosmicznych, udoskonalone monitorowanie zapewni rozpoczęcie komercjalizacji (a może nawet kolonizacji) LEO.
