Plasma thruster:Ny teknologi til fjernelse af rumaffald

Jorden er i øjeblikket omgivet af affald, der er sendt ud i rummet gennem flere årtier. Dette rumskrot kan kollidere med satellitter, forårsager skade og skaber mere affald. For at bevare et sikkert rummiljø, den aktive fjernelse eller de-kredsløb af rumaffald er en ny teknologisk udfordring. Hvis der ikke træffes afhjælpende foranstaltninger i den nærmeste fremtid, det vil være vanskeligt at opretholde menneskelige rumaktiviteter.

For at overvinde dette problem, adskillige metoder til fjernelse og de-kredsløb af affald er blevet foreslået indtil videre. Disse er klassificeret som enten kontaktmetoder (f.eks. robotarm, fortøjningsnet, elektrodynamisk tøjring) eller kontaktløse metoder (f.eks. laser, ionstrålehyrde), med de kontaktløse metoder, der viser sig at være mere sikre.

Ionbeam shepherd kontaktfri metode bruger en plasmastråle, der udsendes fra satellitten for at give en kraft til affaldet, derved decelererer den, så den falder til en lavere højde, genindtræde i jordens atmosfære og brænde naturligt op. Imidlertid, udstødning af plasmastrålen mod affaldet accelererer satellitten i den modsatte retning, hvilket gør det vanskeligt at opretholde en ensartet afstand mellem affald og satellitten.

For sikkert og effektivt at fjerne affald, to fremdrivningssystemer skal monteres på satellitten for at udstøde tovejs plasmastråler (figur 1). Dette forstyrrer en satellitsystemintegration, der kræver reduktion af en satellits vægt og størrelse.

"Hvis affaldsfjernelsen kan udføres af et enkelt fremdriftssystem med høj effekt, det vil være til væsentlig brug for fremtidig rumaktivitet, " sagde lektor Kazunori Takahashi fra Tohoku University i Japan, der leder forskning i ny teknologi til at fjerne rumaffald i samarbejde med kolleger på Australian National University.

Den japanske og australske forskergruppe har påvist, at en helicon-plasma-thruster kan udføre fjernelse af rumaffald ved hjælp af et enkelt fremdriftssystem (figur 2). I laboratorieeksperimentet, den tovejs udstødning af plasmafaner fra den enkelte plasma-thruster blev præcist styret med et magnetfelt og gasinjektion; derefter blev den decelererende kraft påført et objekt, der simulerede affald, målt, mens nul-nettokraften til thrusteren (og satellitten) blev bibeholdt. Systemet, med den enkelte plasma-thruster, kan være operationel i tre driftstilstande:acceleration af satellitten; deceleration af satellitten; og fjernelse af affald.

"Helikon plasma thrusteren er et elektrodeløst system, som gør det muligt for den at udføre lange operationer udført på et højt effektniveau." siger Takahashi, "Denne opdagelse er væsentligt anderledes end eksisterende løsninger og vil yde et væsentligt bidrag til fremtidig bæredygtig menneskelig aktivitet i rummet."