Efter nästan sjuttio års rymdflyg har rymdavfall blivit ett ganska allvarligt problem. Detta skräp, som flyter runt i Low Earth Orbit (LEO), består av de tillbringade första raketstegen och icke fungerande satelliter och utgör ett stort hot mot långsiktiga uppdrag som den internationella rymdstationen och framtida rymdstarter. Och enligt siffror från Space Debris Office vid European Space Operations Center (ESOC) blir problemet bara värre.
Dessutom hoppas rymdbyråer och privata flygindustriföretag att lansera betydligt mer i vägen för satelliter och rymdhabitater under de kommande åren. Som sådan har NASA börjat experimentera med en revolutionerande ny idé för att ta bort rymdskräp. Det är känt som rymdskeppet RemoveDebris, som nyligen distribuerade från ISS för att genomföra en serie demonstrationer av Active Debris Removal (ADR).
Denna satellit monterades av Surrey Satellite Technology Ltd. och Surrey Space Center (vid University of Surrey i Storbritannien) och innehåller experiment från flera europeiska flyg- och rymdföretag. Den mäter ungefär 1 meter på en sida och väger cirka 100 kg (220 pund), vilket gör den till den största satelliten som ISS hittills har använt.
Syftet med rymdfarkosten RemoveDebris är att visa effektiviteten hos skräpnät och harpuner vid att fånga och ta bort rymdavfall från bana. Som Sir Martin Sweeting, verkställande direktören för SSTL, sa i ett nyligen uttalande:
"SSTL: s expertis i att utforma och bygga små, små satellituppdrag till låg kostnad har varit grundläggande för framgången med RemoveDEBRIS, en landmärkt teknikdemonstrator för uppdrag för Active Debris-borttagning som kommer att inleda en ny era av rymdskrotning i jordens bana."
Förutom Surrey Space Center och SSTL inkluderar konsortiet bakom rymdfarkosten RemoveDebris Airbus Defense and Space - världens näst största rymdföretag - Airbus Safran Launchers, Innovative Solutions in Space (ISIS), CSEM, Inria och Stellenbosch University. Rymdskeppet, enligt Surrey Space Center: s webbplats, består av följande:
”Uppdraget kommer att bestå av en huvudsatellitplattform (~ 100 kg) som en gång i omloppsbana kommer att distribuera två CubeSats som mål för artificiellt skräp för att demonstrera en del av teknologierna (nettofångst, harpunfångst, visionbaserad navigering, dragsail-orbitation). Projektet samfinansieras av Europeiska kommissionen och projektpartnerna och leds av Surrey Space Center (SSC), University of Surrey, Storbritannien. ”
För demonstrationens skull kommer "moderskeppet" att sätta ihop två kubber som simulerar två rymdskräpbitar. För det första experimentet kommer en av CubeSats - betecknad DebrisSat 1 - att blåsa upp sin ballong ombord för att simulera en större bit skräp. Rymdfarkosten RemoveDebris kommer sedan att distribuera sitt nät för att fånga det och sedan leda det in i jordens atmosfär där nätet släpps.
Den andra CubeSat, med namnet DebrisSat 2, kommer att användas för att testa moderskeppets spårnings- och intervallaser, dess algoritmer och sin visionbaserade navigeringsteknologi. Det tredje experimentet, som testar harpunens förmåga att fånga kretsande rymdavfall, kommer att äga rum i mars nästa år. Av juridiska skäl testas inte harpunen på en faktisk satellit utan kommer istället att bestå av moderskeppet som sträcker sig en arm med ett mål i slutet.
Harpunen avfyras sedan på en koppling med 20 meter per sekund (45 mph) för att testa noggrannheten. Efter att ha lanserats till stationen den 2 april, sändes satelliten från ISS: s japanska Kibo-labbmodul den 20 juni av stationernas kanadensiska robotarm. Som Guillermo Aglietti, chef för Surrey Space Center, förklarade i en intervju med SpaceFlight Now innan rymdskeppet lanserades till ISS:
”Nätet, som ett sätt att fånga skräp, är ett mycket flexibelt alternativ eftersom även om skräpet snurrar eller har en oregelbunden form, är det relativt låg risk att fånga det med ett nät jämfört med ... gå med en robotarm , för om skräpet snurrar mycket snabbt, och du försöker fånga det med en robotarm, så är det uppenbart ett problem. Dessutom, om du ska fånga skräp med en robotarm eller en gripare, behöver du någonstans du kan ta tag i din bit av skräp utan att bara bryta bort en bit av det. ”
Nettoförsöket är för närvarande planerat till september 2018 medan det andra experimentet är planerat till oktober. När dessa experiment är avslutat kommer moderskeppet att distribuera sin dragsail för att fungera som en bromsmekanism. Detta expanderbara segel kommer att uppleva kollisioner med luftmolekyler i jordens yttre atmosfär och gradvis minska dess bana tills den kommer in i de tätare lagren av jordens atmosfär och brinner upp.
Detta segel kommer att säkerställa att rymdskeppet deorbiterar inom åtta veckor efter utplaceringen, snarare än de beräknade två och ett halvt år det skulle ta att hända naturligt. I detta avseende kommer rymdfarkosten RemoveDebris att visa att det kan hantera problemet med rymdskräp medan det inte läggs till.
I slutändan kommer rymdfarkosten RemoveDebris att testa ett antal nyckelteknologier som är utformade för att göra avlägsnande av orbitalskräp så enkelt och kostnadseffektivt som möjligt. Om det visar sig vara effektivt kan ISS ta emot flera rymdfarkoster för RemoveDebris i ftureu, som sedan kan distribueras gradvis för att ta bort större delar av rymdskräp som hotar stationen och operativa satelliter.
Conor Brown är den externa nyttolasten för Nanoracks LLC, företaget som utvecklade Kaber-systemet ombord på Kibo-labbmodulen för att tillgodose det ökande antalet MicroSats som distribueras från ISS. Som han uttryckte i ett nyligen uttalat:
”Det är underbart att ha hjälpt till att underlätta detta banbrytande uppdrag. RemoveDebris demonstrerar några extremt spännande tekniker för avlägsnande av aktivt skräp som kan ha en stor inverkan på hur vi hanterar rymdavfall framåt. Detta program är ett utmärkt exempel på hur små satellitfunktioner har vuxit och hur rymdstationen kan fungera som en plattform för uppdrag av denna skala. Vi är alla glada över att se resultaten från experimenten och påverkan som detta projekt kan ha under de kommande åren. "
Förutom rymdskeppet RemoveDebris fick ISS nyligen ett nytt verktyg för att upptäcka rymdskräp. Detta är känt som Space Debris Sensor (SDS), en kalibrerad stötsensor monterad på utsidan av stationen för att övervaka påverkningar orsakade av småskaliga rymdavfall. Tillsammans med teknologier som är utformade för att rensa rymdavfall kommer förbättrad övervakning att säkerställa att kommersialiseringen (och kanske till och med kolonisering) av LEO kan börja.
