Na bijna zeventig jaar ruimtevaart is ruimteafval een nogal ernstig probleem geworden. Deze rommel, die rondzweeft in Low Earth Orbit (LEO), bestaat uit de uitgewerkte eerste rakettrappen en niet-functionerende satellieten en vormt een grote bedreiging voor langetermijnmissies zoals het internationale ruimtestation en toekomstige lanceringen in de ruimte. En volgens cijfers die zijn vrijgegeven door het Space Debris Office van het European Space Operations Center (ESOC), wordt het probleem alleen maar erger.
Bovendien hopen ruimtevaartorganisaties en particuliere ruimtevaartbedrijven de komende jaren aanzienlijk meer te lanceren op het gebied van satellieten en ruimtehabitats. Als zodanig is NASA begonnen te experimenteren met een revolutionair nieuw idee voor het verwijderen van ruimteafval. Het staat bekend als het ruimtevaartuig RemoveDebris, dat onlangs vanuit het ISS werd ingezet om een reeks demonstraties van Active Debris Removal (ADR) -technologie uit te voeren.
Deze satelliet is samengesteld door Surrey Satellite Technology Ltd. en het Surrey Space Centre (aan de University of Surrey in het VK) en bevat experimenten van meerdere Europese ruimtevaartbedrijven. Het meet ongeveer 1 meter (3 voet) aan een kant en weegt ongeveer 100 kg (220 lbs), waarmee het de grootste satelliet is die tot nu toe op het ISS is ingezet.
Het doel van het ruimtevaartuig RemoveDebris is om de effectiviteit van puinnetten en harpoenen aan te tonen bij het opvangen en verwijderen van ruimtepuin uit de ruimte. Zoals Sir Martin Sweeting, de Chief Executive van SSTL, in een recente verklaring zei:
"De expertise van SSTL in het ontwerpen en bouwen van goedkope, kleine satellietmissies is van fundamenteel belang geweest voor het succes van RemoveDEBRIS, een baanbrekende technologie-demonstrator voor Active Debris Removal-missies die een nieuw tijdperk van ruimteafval in de baan van de aarde zullen beginnen."
Afgezien van het Surrey Space Center en SSTL, omvat het consortium achter het RemoveDebris-ruimtevaartuig Airbus Defense and Space - 's werelds tweede grootste ruimtevaartbedrijf - Airbus Safran Launchers, Innovative Solutions in Space (ISIS), CSEM, Inria en de Universiteit van Stellenbosch. Het ruimtevaartuig bestaat volgens de website van het Surrey Space Center uit het volgende:
“De missie zal bestaan uit een hoofdsatellietplatform (~ 100 kg) dat, eenmaal in een baan om de aarde, twee CubeSats zal inzetten als kunstmatige puindoelen om enkele van de technologieën te demonstreren (net capture, harpoen capture, vision-based navigatie, dragsail de-orbitation). Het project wordt medegefinancierd door de Europese Commissie en de projectpartners en wordt geleid door het Surrey Space Centre (SSC), University of Surrey, VK. ”
Omwille van de demonstratie zal het 'moederschip' twee kubusvormige kubussen inzetten die twee stukken ruimteafval simuleren. Voor het eerste experiment zal een van de CubeSats - aangeduid als DebrisSat 1 - zijn ballon aan boord opblazen om een groter stuk rommel te simuleren. Het ruimtevaartuig RemoveDebris zal dan zijn net inzetten om het te vangen en vervolgens naar de atmosfeer van de aarde leiden waar het net zal worden vrijgegeven.
De tweede CubeSat, genaamd DebrisSat 2, zal worden gebruikt om de volg- en afstandslasers van het moederschip, de algoritmen en de op visie gebaseerde navigatietechnologie te testen. Het derde experiment, dat het vermogen van de harpoen zal testen om ruimtepuin in een baan om de aarde te vangen, zal in maart plaatsvinden. Om juridische redenen wordt de harpoen niet getest op een echte satelliet, maar zal hij bestaan uit het moederschip dat een arm uitstrekt met een doelwit aan het uiteinde.
De harpoen wordt vervolgens afgevuurd op een ketting met een snelheid van 20 meter per seconde (45 mph) om de nauwkeurigheid te testen. Na op 2 april te zijn gelanceerd op het station, werd de satelliet op 20 juni ingezet vanuit de Japanse Kibo-laboratoriummodule van het ISS door de Canadese robotarm van de stations. Zoals Guillermo Aglietti, de directeur van het Surrey Space Center, uitlegde in een interview met SpaceFlight Now voordat het ruimtevaartuig naar het ISS werd gelanceerd:
“Het net, als een manier om puin op te vangen, is een zeer flexibele optie, want zelfs als het puin ronddraait of een onregelmatige vorm heeft, is het vangen met een net relatief laag risico in vergelijking met… met een robotarm , want als het puin erg snel ronddraait en je probeert het met een robotarm te vangen, dan is er duidelijk een probleem. Als je het puin met een robotarm of een grijper wilt vangen, heb je bovendien een plek nodig waar je je puin kunt pakken zonder er een klein stukje van af te breken. '
Het netto-experiment staat momenteel gepland voor september 2018, terwijl het tweede experiment is gepland voor oktober. Wanneer deze experimenten zijn voltooid, zet het moederschip zijn sleepzeil in als remmechanisme. Dit uitbreidbare zeil zal botsingen met luchtmoleculen in de buitenste atmosfeer van de aarde ervaren, waardoor de baan geleidelijk wordt verminderd totdat het de dichtere lagen van de atmosfeer van de aarde binnengaat en opbrandt.
Dit zeil zal ervoor zorgen dat het ruimtevaartuig binnen acht weken na de inzet ervan wordt afgebroken, in plaats van de geschatte twee en een half jaar die nodig zou zijn om op natuurlijke wijze te gebeuren. In dit opzicht zal het ruimtevaartuig RemoveDebris aantonen dat het in staat is het probleem van ruimtepuin aan te pakken zonder er iets aan toe te voegen.
Uiteindelijk zal het ruimtevaartuig RemoveDebris een aantal belangrijke technologieën testen die zijn ontworpen om het verwijderen van orbitaal vuil zo eenvoudig en kosteneffectief mogelijk te maken. Als het effectief blijkt te zijn, zou het ISS meerdere RemoveDebris-ruimtevaartuigen in de ftureu kunnen ontvangen, die vervolgens geleidelijk kunnen worden ingezet om grotere stukken ruimteafval te verwijderen die het station en de operationele satellieten bedreigen.
Conor Brown is de externe payloads-manager van Nanoracks LLC, het bedrijf dat het Kaber-systeem aan boord van de Kibo-labmodule heeft ontwikkeld om tegemoet te komen aan het toenemende aantal MicroSats dat vanuit het ISS wordt ingezet. Zoals hij zei in een recente verklaring:
"Het is geweldig dat we deze baanbrekende missie hebben helpen faciliteren. RemoveDebris demonstreert een aantal buitengewoon opwindende technologieën voor het verwijderen van actief puin die een grote impact kunnen hebben op hoe we ruimteafval in beweging houden. Dit programma is een uitstekend voorbeeld van hoe kleine satellietcapaciteiten zijn gegroeid en hoe het ruimtestation kan dienen als platform voor missies van deze omvang. We zijn allemaal verheugd om de resultaten van de experimenten en de impact die dit project de komende jaren kan hebben, te zien. "
Naast het ruimtevaartuig RemoveDebris heeft het ISS onlangs een nieuwe tool ontvangen voor het detecteren van ruimtepuin. Dit staat bekend als de Space Debris Sensor (SDS), een gekalibreerde impactsensor die aan de buitenkant van het station is gemonteerd om impacts te monitoren die worden veroorzaakt door kleinschalig ruimteafval. In combinatie met technologieën die zijn ontworpen om ruimteafval op te ruimen, zorgt een verbeterde monitoring ervoor dat de commercialisering (en misschien zelfs kolonisatie) van LEO kan beginnen.
