Rymdskräp är ett växande problem. I årtionden har vi skickat satelliter till omloppsbana runt jorden. Vissa av dem går i bana och brinner upp i jordens atmosfär eller kraschar i ytan. Men de flesta saker vi skickar i omloppsbana är fortfarande där uppe.
Detta blir ett akut problem när åren går och vi lanserar mer och mer hårdvara i omloppsbana. Sedan den allra första satelliten - Sputnik 1 - lanserades i omloppsbana 1957 har över 8000 satelliter placerats i omloppsbana. Från och med 2018 är uppskattningsvis 4900 fortfarande i omloppsbana. Cirka 3000 av dessa är inte i drift. De är rymdskräp. Risken för kollision växer och forskare arbetar med lösningar. Problemet kommer att förvärra sig över tiden, eftersom kollisioner mellan föremål skapar fler bitar av skräp som måste hanteras.
Det finns två klassificering av system för borttagning av rumsskräp: kontaktmetoder och kontaktlösa metoder. Kontaktmetoder inkluderar robotarmar, tethers och nät. Kontaktlösa metoder inkluderar lasrar och jonstrålar. Hittills har de kontaktlösa metoderna visat sig vara mer pålitliga. Ett team från Tohoku University i Sendai City, Japan, och deras kollegor vid Australian National University, utvecklar en unik kontaktlös metod som kallas jonstråle herde kontaktlös metod.
Det finns två problem med att rikta jonstrålar mot rymdskräp och rikta den mot jorden. Motkraften skjuter satelliten ur sitt läge. Det andra problemet är massan på rymdskräpet själv. Det kräver mycket kraft för att rikta det ofarligt mot jorden.
Forskare är fokuserade på satelliter i Low Earth Orbit för att starta. Dessa föremål tenderar att ligga inom intervallet 1 till 2 ton. Enligt studien skulle det ta cirka 80 till 150 dagar att försvinna föremål i detta massområde. Det är svårt och dyrt att utveckla, bygga och starta en satellit som är tillräckligt kraftfull för att göra detta med två separata thrusterar.
"Om skräpavlägsnandet kan utföras med ett enda framdrivningssystem med hög effekt, kommer det att vara av betydande användning för framtida rymdaktivitet." - Docent Kazunori Takahashi, Tohoku University, Japan.
Det japansk-australiska teamet utvecklar ett system som löser dessa problem med ett unikt dubbelriktat plasmastrålarrangemang. De två strålarna kan motverka varandra, med den ena som håller herdsatelliten på plats, och den andra riktar skräpet mot jorden. En enda kraftkälla driver de två strålarna, och satelliten riktar strålarna efter behov.
"Om skräpavlägsnandet kan utföras av ett enda framdrivningssystem med hög effekt, kommer det att vara av betydande användning för framtida rymdaktivitet," sade docent Kazunori Takahashi från Tohoku University i Japan, som leder forskning om ny teknik för att ta bort rymden skräp i samarbete med kollegor vid Australian National University.
Labtester har tydligt visat att en helikonplasmastruster kan ta bort rymdskräp med ett enda framdrivningssystem. Laboratorieexperimenten, magnetfält och gasinjektioner kontrollerar plasmasker från den enda plasmastrusteren. Laboratorietester mätte kraften som applicerades på det simulerade rymdskräpet. Systemet använde den exakta mängden motkraft på satelliten för att hålla den på plats. Systemet fungerar i tre olika lägen: satellitacceleration, satellitavbromsning och borttagning av skräp.
"Helicon-plasmastrusteren är ett elektrodfritt system som gör det möjligt för den att genomföra långa operationer som utförs med en hög effektnivå." säger Takahashi, "Denna upptäckt skiljer sig avsevärt från befintliga lösningar och kommer att ge ett betydande bidrag till framtida hållbar mänsklig aktivitet i rymden."
- Tohoku University Pressmeddelande: Plasma Thruster: New Space Debris Removal Technology
- Research Paper på Nature.com: Demonstrerar en ny teknik för borttagning av rumsavfall med hjälp av en dubbelriktad plasmastruster
- Wikipedia-post: Satellit
