Wiosenne porządki na niskiej orbicie okołoziemskiej Naukowcy korzystający z dofinansowania UE opracowali wydajną metodę usuwania śmieci kosmicznych pozostawionych przez ludzi na orbicie naszej planety. Pozwoliłoby to zwiększyć bezpieczeństwo przyszłych lotów kosmicznych poprzez ograniczenie ryzyka kolizji. Przemysł kosmiczny © Johan Swanepoel, Shutterstock Według danych agencji kosmicznych wokół naszej planety orbituje obecnie blisko 2500 ton śmieci, toteż trwają poszukiwania nowatorskich metod rozwiązania tego problemu. Ze względu na ogromną różnorodność rozmiarów i zajmowanych orbit są jednak potrzebne różne metody usuwania, a dodatkowo nie jest jasne, kto miałby pokryć koszty tak ambitnego programu sprzątania. Mimo to nie ulega wątpliwości, że bezpieczeństwo dalszych badań kosmosu wymaga pilnego rozwiązania tego problemu. "Ilość śmieci kosmicznych na orbicie Ziemi stała się już niebezpieczna", mówi koordynatorka projektu LEOSWEEP, Mercedes Ruiz z hiszpańskiej firmy SENER. "Tylko w ostatniej dekadzie doszło do co najmniej dwóch kolizji pojazdów kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej, a prawdopodobieństwo kolejnych wciąż rośnie. Zaśmiecenie orbity stwarza realne zagrożenie dla trwających i planowanych misji kosmicznych oraz dla mienia i osób na Ziemi". Usuwanie śmieci wiązką jonów W ramach finansowanego przez UE projektu LEOSWEEP zajęto się rozwiązaniem tego problemu poprzez opracowanie wyspecjalizowanej metody czynnego usuwania śmieci kosmicznych nazwanej Ion Beam Shepherd (IBS). Rozwijaną koncepcję wybrano jako obiecującą metodę usunięcia niektórych z wielu znajdujących się na orbicie naszej planety odrzuconych stopni rakiet. Oszacowano, że skuteczne strącanie takich śmieci z orbity metodą IBS pozwoliłoby teoretycznie wyeliminować setki ton śmieci kosmicznych podczas zaledwie kilku misji. "Metoda IBS opiera się na wykorzystaniu wiązek jonów jako wydajnej, bezpiecznej i bezkontaktowej metody przemieszczania śmieci usuwanych z orbity", wyjaśnia Ruiz. "Możemy wpływać na orbitę i położenie obiektu, działając na niego siłą przekazywaną poprzez wiązki jonowe generowane przez elektryczne silniki sterujące zainstalowane na pobliskim pojeździe kosmicznym". Zespół projektu LEOSWEEP zajął się aspektami technicznymi metody IBS. Zaproponowane konstrukcje zweryfikowano podczas symulacji z wykorzystaniem szczegółowych modeli działania wiązek jonowych na cel oraz dynamicznych interakcji między wiązką a celem. Przeprowadzono też naziemne doświadczenia w warunkach laboratoryjnych. Najważniejszym wynikiem prac jest stworzenie specjalistycznego, jonowego silnika sterującego typu ITT o spójnej wiązce. "Choć jonowe silniki sterujące są dobrze znane i od wielu lat stosowane jako napęd pojazdów kosmicznych, silnik ITT zaprojektowany w ramach projektu LEOSWEEP to zupełnie nowa konstrukcja", mówi Ruiz. "Udało nam się dowieść, że nowy silnik nadaje się do prac metodą IBS". Droga ku implementacji W następnej kolejności zajęto się kwestiami regulacyjnymi i prawnymi oraz zaproponowano drogę do zaplanowania pierwszej misji aktywnego usuwania śmieci z orbity metodą IBS, której celem będzie usunięcie górnego stopnia ukraińskiej rakiety nośnej. "Dalsze postępy będą wymagać zaangażowania kilku agencji kosmicznych, Komisji Europejskiej i władz ukraińskich, aby ustalić, czy zaproponowane rozwiązanie odpowiada ich potrzebom", zauważa Ruiz. "W razie pozytywnej decyzji kolejnym krokiem będzie pozyskiwanie funduszy dla takiej operacji". Dostarczenie w ramach projektu LEOSWEEP dowodów na wykonalność techniczną, ekonomiczną i prawną analizowanej metody IBS może stać się bodźcem do przyszłego zainicjowania przez Ukrainę, Europę i inne państwa prowadzące programy kosmiczne szeroko zakrojonych operacji usuwania śmieci kosmicznych. "Partnerom projektu udało się też udoskonalić metody realizacji innych rozwiązań proponowanych na przyszłość", mówi Ruiz. "Z naszych osiągnięć mogłyby na przykład korzystać misje wymagające lotów w formacjach dwóch i większej liczby pojazdów, co w najbliższych latach będzie coraz ważniejszą umiejętnością, oraz misje przechwytywania asteroid lub zmiany ich trajektorii". Słowa kluczowe LEOSWEEP, asteroida, śmieci kosmiczne, Ukraina, rakieta, jonowa, IBS, ITT, planeta, SENER
