Napęd plazmowy może pomóc w usuwaniu kosmicznych śmieci

Naukowcy opracowali system, który wykorzystując napęd plazmowy mógłby pozbywać się niebezpiecznych śmieci kosmicznych znajdujących się na ziemskiej orbicie.

.Śmieci kosmiczne, takie jak niesprawne satelity, części rakiet i inne mniejsze fragmenty, orbitujące wokół Ziemi z dużą prędkością stają się coraz większym problemem. Ilość tych groźnych fragmentów stale rośnie, co zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i statkami kosmicznymi.

„Ze względu na niekontrolowany ruch i zawrotną prędkość, śmieci kosmiczne krążące wokół Ziemi stanowią poważne zagrożenie dla infrastruktury na orbicie, takiej jak satelity. Większość obecnych metod usuwania tych niebezpiecznych fragmentów opiera się na bezpośrednim kontakcie i niesie ze sobą ryzyko stworzenia niekontrolowanego ich ruchu. Nasze nowe badanie koncentrowało się wykorzystaniu silnika plazmowego do spowolnienia śmieci, zmuszając je do opuszczenia orbity” – mówi Kazunori Takahashi z Tohoku University.

Naukowcy z Tohoku University, pod kierownictwem Kazunoriego Takahashiego, opracowali system napędu plazmowego, który pozwoli łatwiej i bezpieczniej pozbywać się kosmicznych śmieci. Opiera się on na pomyśle spowolnienia dryfujących niebezpiecznych fragmentów do momentu, aż wypadną one z orbity i spłoną podczas wejścia w ziemską atmosferę. W przeszłości koncepcja ta była już sugerowana, ale dopiero teraz udało się ją potwierdzić w testach laboratoryjnych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie w Scientific Reports.

Pomysł polega na tym, że satelita usuwający śmieci kosmiczne, wysłany w tym celu, mógłby wykorzystać silnik napędowy do wyrzucenia plazmy w kierunku odpadów. Siła plazmy spowolniłaby te odpady, zmniejszając ich prędkość na tyle, aby wypadły z orbity – proces ten trwałby około 100 dni. Jednak pierwotnym problem tego rozwiązania było to, że siła plazmy emitowanej przez satelitę usuwającego śmieci powodowałaby silny odrzut, odsuwając pojazd od celu i zmniejszając efekt hamowania.

Aby to skorygować, astronomowie opracowali coś, co nazwali „dwukierunkowym silnikiem plazmowym bezelektrodowym z wyrzutem plazmy” („bidirectional plasma ejection type electrodeless plasma thruster”). Jak tłumaczą, jest to silnik napędowy, który wyrzuca dwa strumienie plazmy w dwóch kierunkach – jeden w kierunku docelowych śmieci kosmicznych, a drugi w przeciwnym.

„Silnik wywiera siłę hamującą na obiekt docelowy poprzez wyrzucanie plazmy i jednocześnie równoważy odrzut poprzez drugi strumień w przeciwnym kierunku. Dodatkowo do systemu wprowadziliśmy również specjalne pole magnetyczne znane jako cusp, aby zwiększyć siłę hamującą” – tłumaczy Kazunori Takahashi.

Jak twierdzą naukowcy, „cusp” utrzymuje plazmę poprzez pole magnetyczne, dzięki czemu pozostaje ona stosunkowo skupiona w kierunku ciągu, zamiast się rozpraszać.

.Aby sprawdzić, czy napęd plazmowy zadziała zgodnie z oczekiwaniami, naukowcy przetestowali system w warunkach mających naśladować te panujące w przestrzeni kosmicznej. Odkryli, że dwukierunkowe wyrzucanie plazmy nie tylko równoważy się odrzutu zgodnie z oczekiwaniami, ale także „cusp” zwiększa siłę hamowania – co oznacza, że możliwe jest wpływanie na śmieci kosmiczne, aby zmniejszyć ich prędkość w celu szybszego zejścia z orbity.

Oprac. EG