Tijdens zijn werk in het NASA Johnson Space Center in de jaren zeventig voorspelde astrofysicus Donald Kessler dat botsingen tussen ruimtepuin steeds vaker zouden voorkomen naarmate de dichtheid van ruimtepuin in een baan rond de aarde toeneemt - wat een cascade-effect zou creëren. Sinds 2005 heeft de hoeveelheid puin in een baan om de aarde een exponentiële groeicurve gevolgd, wat de voorspelling van Kessler bevestigt.
Aangezien het probleem de komende jaren alleen maar erger wordt, is er een groeiende vraag naar technologieën die ruimteafval kunnen verwijderen. Na een competitief proces heeft de ESA onlangs de Zwitserse startup ClearSpace Today gecontracteerd om 's werelds eerste ruimtemissie voor het verwijderen van puin te creëren. Deze missie, bekend als ClearSpace-1, zal naar verwachting in 2025 worden gelanceerd en zal de weg vrijmaken voor meer puinverwijderingsmissies.
Op dit moment zijn er naar schatting 29.000 stukken ruimtepuin in een baan om de aarde die een ernstig botsingsrisico vormen met satellieten en ruimtemissies. Dit zijn echter alleen de objecten met een diameter van meer dan 10 cm (~ 4 inch). Bovendien zijn er ongeveer 750.000 objecten met een grootte van 1 mm tot 1 cm en nog eens 166 miljoen met een diameter tussen 1 en 10 cm (0,4 tot 4 inch).
Om oplossingen voor dit probleem te vinden, kwam een team van ervaren ruimteafvalonderzoekers van de Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) samen om ClearSpace Today te lanceren. Tijdens de recente ESA-ministerraad (Space19 +) - die eind november plaatsvond in Sevilla, Spanje - kwamen de ministers overeen een servicecontract toe te kennen aan een commerciële dienstverlener om een inactief ESA-eigendom object veilig uit LEO te verwijderen.
Met steun van het nieuwe Space Safety-programma van ESA, is het doel van dit initiatief om bij te dragen aan het proces van het opruimen van de orbitale ruimte. Tegelijkertijd is het bedoeld als demonstrator die de noodzakelijke technologieën voor het verwijderen van puin valideert. Zoals Luisa Innocenti, hoofd van ESA's Clean Space-initiatief, aangaf:
“NASA- en ESA-onderzoeken tonen aan dat de enige manier om de orbitale omgeving te stabiliseren, is om actief grote voorwerpen te verwijderen. Dienovereenkomstig zullen we onze ontwikkeling van essentiële technologieën voor begeleiding, navigatie en besturing en rendez-vous- en vastlegmethoden voortzetten via een nieuw project genaamd Active Debris Removal / In-Orbit Servicing - ADRIOS. De resultaten worden toegepast op ClearSpace-1. Deze nieuwe missie, uitgevoerd door een ESA-projectteam, stelt ons in staat deze technologieën te demonstreren en daarmee een wereldprimeur te bereiken. ”
Zodra de ClearSpace-1 “chaser” zich in een baan om de aarde bevindt, zal hij de bovenste trap van een VEga Secondary Payload Adapter (VESPA) ontmoeten die zich momenteel in een baan van 800 km bij 660 km (500 mi bij 410 mijl) bevindt. Dit puin was het gevolg van de tweede vlucht van de Vega-draagraket, die plaatsvond in 2013 en de ESA's Proba-V-satelliet in een baan om de aarde bracht, evenals de eerste satellieten van Vietnam en Estland.
Dit doelwit is om een aantal redenen een ideaal onderwerp. Naast een massa van 100 kg (220 lbs) - vergelijkbaar met die van een ter ziele gegane satelliet - zal de relatief eenvoudige vorm en stevige constructie het gemakkelijk maken om te vangen en te verplaatsen. Als zodanig is deze VESPA-bovenfase een goede testcase voordat wordt geprobeerd om grotere, meer uitdagende stukken puin (of meerdere stukken) op te vangen.
Voordat de ClearSpace-1-missie zijn doel bereikt, wordt hij gelanceerd in een lagere baan van 500 km (mi) voor inbedrijfstelling en kritische tests. Eenmaal voltooid, wordt de jager naar zijn doelbaan gebracht en gebruikt hij, onder toezicht van de ESA, vier robotarmen om de VESPA vast te leggen. Beiden zullen dan worden gedebroreerd om in de atmosfeer te verbranden. Zoals Luc Piguet, de oprichter en CEO van ClearSpace, uitlegde:
'Dit is het juiste moment voor zo'n missie. Het probleem van ruimteafval is dringender dan ooit tevoren. Vandaag hebben we bijna 2000 live satellieten in de ruimte en meer dan 3000 mislukte satellieten. En in de komende jaren zal het aantal satellieten met een orde van grootte toenemen, met meerdere megaconstellaties bestaande uit honderden of zelfs duizenden satellieten gepland voor een lage baan om de aarde om breed dekkende telecommunicatie- en bewakingsdiensten met lage latentie te leveren. Het is duidelijk dat er een ‘sleepwagen’ nodig is om defecte satellieten te verwijderen uit deze drukbezochte regio. "
Dit besluit maakt deel uit van het meest ambitieuze plan tot nu toe voor de toekomst van de ESA en de Europese ruimtevaartsector. Tijdens de ministerraad van dit jaar heeft het ESA zich ertoe verbonden voor het eerst in 25 jaar de financiering voor ruimtegerelateerd onderzoek en exploratie aanzienlijk te verhogen.
Dit omvat de eerste zwaartekrachtsgolfdetector in de ruimte - de Laser Interferometer Space Antenna (LISA) - die de missie Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics (Athena) zal begeleiden bij het bestuderen van een zwart gat. Om voor de hand liggende redenen neemt het omgaan met ruimteafval een speciale plaats in in de toekomstplannen van ruimteagentschappen.
Als een van de belangrijkste trackers van ruimtepuin, zou de inzet van ESA op het gebied van mitigatie- en opruimstrategieën geen verrassing moeten zijn.
"Stel je voor hoe gevaarlijk het zou zijn om op volle zee te zeilen als alle schepen die ooit in de geschiedenis verloren waren, nog steeds op het water drijven", aldus ESA-directeur-generaal Jan Wörner. 'Dat is de huidige situatie in een baan om de aarde en die mag niet blijven bestaan. De lidstaten van ESA hebben hun krachtige steun gegeven aan deze nieuwe missie, die ook de weg wijst naar essentiële nieuwe commerciële diensten in de toekomst. "
