En satellit med en harpun, net og træk sejl for at fange rumskrot er i kredsløb og vil snart blive testet

Efter næsten 70 års rumflyvning, rumaffald er blevet et ret alvorligt problem. Dette skrammel, som flyder rundt i lav kredsløb om Jorden (LEO), består af de brugte første raketfaser og ikke-fungerende satellitter og udgør en stor trussel mod langsigtede missioner som Den Internationale Rumstation og fremtidige rumopsendelser. Og ifølge tal udgivet af Space Debris Office på European Space Operations Center (ESOC), problemet bliver kun værre.

Ud over, rumbureauer og private rumfartsvirksomheder håber at kunne opsende betydeligt mere i form af satellitter og rumhabitater i de kommende år. Som sådan, NASA er begyndt at eksperimentere med en revolutionerende ny idé til at fjerne rumaffald. Det er kendt som rumfartøjet RemoveDebris, som for nylig blev indsat fra ISS for at udføre en række demonstrationer af teknologisk demonstration af aktiv debris removal (ADR).

Denne satellit blev samlet af Surrey Satellite Technology Ltd. og Surrey Space Center (ved University of Surrey i Storbritannien) og indeholder eksperimenter leveret af flere europæiske luftfartsselskaber. Den måler omkring 1 meter (3 fod) på en side og vejer omkring 100 kg (220 lbs), hvilket gør den til den hidtil største satellit udsendt til ISS.

Formålet med rumfartøjet RemoveDebris er at demonstrere effektiviteten af ​​affaldsnet og harpuner til at fange og fjerne rumaffald fra kredsløb. Som Sir Martin Sweeting, administrerende direktør for SSTL, sagde i en nylig erklæring:

"SSTL's ekspertise i at designe og bygge lave omkostninger, små satellitmissioner har været grundlæggende for succesen med RemoveDEBRIS, en skelsættende teknologidemonstrator til aktive affaldsfjernelsesmissioner, der vil begynde en ny æra med rydning af rumskrammel i Jordens kredsløb."

Bortset fra Surrey Space Center og SSTL, konsortiet bag rumfartøjet RemoveDebris omfatter Airbus Defence and Space – verdens næststørste rumfartsselskab – Airbus Safran Launchers, Innovative løsninger i rummet (ISIS), CSEM, Inria, og Stellenbosch University. Rumfartøjet, ifølge Surrey Space Centers hjemmeside, består af følgende:

"Missionen vil bestå af en hovedsatellitplatform (~100 kg), der, når den er i kredsløb, vil implementere to CubeSats som mål for kunstigt affald for at demonstrere nogle af teknologierne (netfangst, harpunfangst, visionsbaseret navigation, de-orbitation af træksejl). Projektet er medfinansieret af Europa-Kommissionen og projektpartnerne, og ledes af Surrey Space Center (SSC), University of Surrey, Storbritannien."

Af hensyn til demonstrationen, "moderskibet" vil indsætte to cubesates, som vil simulere to stykker rumskrot. Til det første eksperiment, en af ​​CubeSats - betegnet DebrisSat 1 - vil puste sin indbyggede ballon op for at simulere et større stykke skrammel. RemoveDebris rumfartøjet vil derefter implementere sit net for at fange det, før det derefter ind i jordens atmosfære, hvor nettet vil blive frigivet.

Den anden CubeSat, navngivet DebrisSat 2, vil blive brugt til at teste moderskibets sporings- og afstandslasere, dens algoritmer, og dens visionsbaserede navigationsteknologi. Det tredje eksperiment, som vil teste harpunens evne til at fange kredsende rumaffald, skal finde sted næste marts. Af juridiske årsager, harpunen vil ikke blive testet på en egentlig satellit, og vil i stedet bestå i, at moderskibet forlænger en arm med et mål på enden.

Harpunen vil derefter blive affyret på en tøjret med 20 meter i sekundet (45 mph) for at teste dens nøjagtighed. Efter at være blevet søsat til stationen den 2. april, satellitten blev indsat fra ISS' japanske Kibo laboratoriemodul den 20. juni af stationernes canadiske robotarm. Som Guillermo Aglietti, direktøren for Surrey Space Center, forklaret i et interview med SpaceFlight Now før rumfartøjet blev opsendt til ISS:

"Nettet, som en måde at fange affald på, er en meget fleksibel mulighed, fordi selvom affaldet snurrer, eller har fået en uregelmæssig form, at fange det med et net er relativt lavrisiko sammenlignet med … at gå med en robotarm, fordi hvis affaldet spinder meget hurtigt, og du prøver at fange det med en robotarm, så er der helt klart et problem. Ud over, hvis du skal fange affaldet med en robotarm eller en griber, du har brug for et sted, hvor du kan gribe fat i dit snavs uden at brække en luns af det."

Nettoeksperimentet er i øjeblikket planlagt til september 2018, mens det andet eksperiment er planlagt til oktober. Når disse eksperimenter er afsluttet, moderskibet vil sætte sit træksejl ind for at fungere som en bremsemekanisme. Dette udvidelige sejl vil opleve kollisioner med luftmolekyler i Jordens ydre atmosfære, gradvist at reducere sin bane, indtil den kommer ind i de tættere lag af Jordens atmosfære og brænder op.

Dette sejl vil sikre, at rumfartøjet går i kredsløb inden for otte uger efter dets deployering, snarere end de anslåede to og et halvt år, det ville tage at ske naturligt. I denne henseende, rumfartøjet RemoveDebris vil demonstrere, at det er i stand til at tackle problemet med rumaffald, mens det ikke tilføjer det.

Til sidst, rumfartøjet RemoveDebris vil teste en række nøgleteknologier designet til at gøre fjernelse af orbitalt affald så enkelt og omkostningseffektivt som muligt. Hvis det viser sig effektivt, ISS kunne modtage flere RemoveDebris-rumfartøjer i fremtiden, som derefter gradvist kunne indsættes for at fjerne større stykker rumaffald, der truer stationen og operationelle satellitter.

Conor Brown er den eksterne payload manager for Nanoracks LLC, virksomheden, der udviklede Kaber-systemet ombord på laboratoriemodulet Kibo for at imødekomme det stigende antal MicroSats, der udrulles fra ISS. Som han udtrykte i en nylig udtalelse:

"Det er vidunderligt at have været med til at facilitere denne banebrydende mission. RemoveDebris demonstrerer nogle ekstremt spændende teknologier til aktiv fjernelse af affald, der kan have stor indflydelse på, hvordan vi håndterer rumaffald fremover. Dette program er et glimrende eksempel på, hvordan små satellit-kapaciteter har vokset, og hvordan rumstationen kan tjene som en platform for missioner af denne skala. Vi er alle spændte på at se resultaterne af de eksperimenter og den effekt, som dette projekt kan have i de kommende år."

Ud over rumfartøjet RemoveDebris, ISS modtog for nylig et nyt værktøj til at detektere rumaffald. Dette er kendt som Space Debris Sensor (SDS), en kalibreret stødsensor monteret på ydersiden af ​​stationen for at overvåge påvirkninger forårsaget af småskala rumaffald. Sammen med teknologier designet til at rense rumaffald, forbedret overvågning vil sikre, at kommercialiseringen (og måske endda koloniseringen) af LEO kan begynde.