Harpuner, robotter og lasere:Sådan fanger du hedengangne ​​satellitter og andet rumskrot og bringer det tilbage til Jorden

Mere end halvdelen af ​​de tusindvis af satellitter i kredsløb er nu nedlagt, og denne ophobning af flydende rumaffald er blevet beskrevet som et "fatalt problem" for nuværende og fremtidige rummissioner og menneskelige rumrejser.

Det anslås, at 130 millioner objekter mindre end 1 cm og 34.000 større end 10 cm rejser i kredsløb med hastigheder på tusindvis af kilometer i timen, ifølge Den Europæiske Rumorganisation (ESA). En rapport præsenteret på dette års europæiske konference om rumaffald antyder, at mængden af ​​rumskrot kan stige halvtreds gange inden 2100.

Mens mange fragmenter af rumskrot er små, rejser de så hurtigt, at deres påvirkning har nok energi til at deaktivere en satellit eller forårsage betydelig skade på rumstationer.

Både Hubble-teleskopet og Solar Maximum Mission (SMM)-satellitterne havde huller i møntstørrelse slået ind i dem af flyvende affald, og et spejl på Nasas James Webb-rumteleskop blev beskadiget af mikrometeoroider.

De fleste satellitter blev ikke designet med slutningen af ​​deres anvendelighed i tankerne. Omkring 60 % af de 6.000 satellitter i kredsløb er nu ude af drift. Sammen med de mindre objekter udgør disse hedengangne ​​satellitter et stort problem både for eksisterende og fremtidige satellitter og rumstationer.

Megakonstellationer af satellitter, der i øjeblikket sendes ud i rummet af virksomheder som SpaceX og Amazon, forventes at forvandle adgangen til internettet for alle lande. Men disse private telekommunikationsprojekter vil også bidrage med 50.000 flere satellitter til allerede farligt befolkede baner.

Forskere har advaret om, at den hurtige udvikling af megakonstellationer risikerer adskillige "tragedier i almenheden", herunder jordbaseret astronomi, Jordens kredsløb og Jordens øvre atmosfære.

Metoder til at fjerne rumaffald

Der er en voksende bekymring, beskrevet som Kessler-syndromet, for, at vi kan skabe en konvolut af rumaffald, som kan forhindre menneskelig rumrejse, rumudforskning og brug af satellitter i nogle dele af Jordens kredsløb. Dette scenarie, foreviget af kollisioner mellem rumobjekter, der skaber stadig mere affald, kan også skade vores globale kommunikations- og navigationssystemer.

Det er grunden til, at udviklingen af ​​praktiske teknologier til fjernelse af affald er vigtig og presserende. Indtil videre er forskellige strategier blevet konceptualiseret til at løse problemet med rumaffald, og nogle er for nylig blevet prioriteret.

Til dato er ikke et eneste objekt i kredsløb blevet gendannet fra rummet med succes.

Et af hovedproblemerne ved at designe strategier til fjernelse af rumaffald er, hvordan man overfører energien mellem affaldet (målet) og chaseren under den første kontakt. Der er to prioriterede tilgange og en tredje i udvikling:

• Metoder til afledning af slagenergi søger at reducere affaldets slagenergi. I en tilgang udsætter chaser-satellitten en harpun for at trænge ind i rumaffaldet. Efter det vellykkede skud ville jagersatellitten, harpunen og målet blive forbundet med en elastisk tøjring, og jageren ville trække affaldet for at komme ind i atmosfæren igen og brænde sammen.
• Neutral energibalance inkluderer en magnetisk indfangningsmetode, som bruger magnetiske spoler til at opnå perfekt energibalance mellem chaser og mål. Dette er en blød dockingmetode, som er et indledende trin til en efterfølgende metode til bortskaffelse af affald.
• Destruktiv energiabsorption har til formål at ødelægge små affaldsmål ved hjælp af en kraftig laser. Men udfordringen er at udvikle en laser- og batterikombination, der er kraftfuld, men let nok. Et laboratorium i Kina har udviklet et rumbaseret lasersystem, der skal installeres på en chaser-satellit, der er i stand til at målrette mod affald på op til 20 cm i størrelse. Nasa Orion-projektet bruger jordbaserede lasere til at ødelægge småaffald.

Det første projekt for fjernelse af plads er planlagt til 2025 og vil blive ledet af ESA. Det involverer en konsortiumtilgang baseret på et schweizisk spinoff-selskab, ClearSpace.

ClearSpace-chaseren vil mødes med målet og fange det ved hjælp af fire robotarme. Chaseren og den fangede løfteraket vil derefter blive de-kredset og brænde op i atmosfæren.

Høje omkostninger og mere forurening

En vigtig udfordring er de betydelige omkostninger forbundet med disse foreslåede løsninger, givet rumaffaldsproblemets enorme omfang. Et andet vigtigt aspekt er den potentielle indvirkning af indsatsen for at rydde rummet på vores planets atmosfære.

Ideen om, at et stigende antal satellitter og andre objekter ville blive forbrændt i atmosfæren, når de fjernes fra rummet, bekymrer klimaforskere. Rumaffald trækkes naturligt nedad og brænder op i den nedre atmosfære, men stigende niveauer af kuldioxid reducerer tætheden af ​​den øvre atmosfære, hvilket kan mindske dens evne til at trække affald tilbage mod Jorden.

Forbrændingen af ​​flere og flere satellitter og andet rumaffald (80 tons pr. år på nuværende tidspunkt), der falder enten naturligt eller via de nye fjernelsesmetoder, vil også frigive nedbrydningsprodukter til atmosfæren.

Disse vil helt sikkert bidrage med mere kuldioxid og andre drivhusgasser. Nedbrydningen af ​​visse materialer i satellitter vil sandsynligvis også frigive chlorfluorcarbon (CFC) gasser, som kan beskadige ozonskjoldet.

Man kan ikke gå glip af parallellerne mellem rumskrammelproblemet og genbrug af affald. Det er klart, at vi skal udtænke en cirkulær økonomistrategi for vores rumaffald.

På nuværende tidspunkt ligger det juridiske ansvar for rumaffald hos oprindelseslandet. Dette ser ud til at stride imod fremtidige internationale samarbejdsprogrammer for fjernelse af rumskrammel. + Udforsk yderligere

Video:Sådan rydder du Jordens kredsløb for rumaffald

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.