Het groeiende probleem van ruimtepuin in LEO (Low-Earth Orbit) krijgt steeds meer aandacht. Met duizenden satellieten in een baan om de aarde, en duizenden onderweg, lijkt onze honger naar satellieten grenzeloos. Maar elke satelliet is houdbaar. Wat doen we met hen als ze hun nut hebben overleefd en zijn overgegaan in eenvoudig, lastig ruimteafval?
Alleen al in de komende vijf jaar zullen we naar verwachting 2600 nieuwe nanosatellieten en cubesats lanceren. Er zijn al bijna 5.000 satellieten in een baan om de aarde, en veel daarvan zijn nu niet-functionerend ruimtepuin, waardoor de baan van de baan voor nieuwere satellieten verstopt raakt. Volgens het United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) hebben we in 2018 alleen al in totaal 382 objecten de ruimte in gelanceerd, een niet-duurzaam aantal.
Er is geen tekort aan mogelijke oplossingen voor dit probleem. Sommige exotisch klinkende oplossingen omvatten harpoenen, netten, magneten en zelfs lasers. Nu heeft NASA Purdue University-gerelateerde startup Vestigo Aerospace-geld voor een onderzoek van zes maanden waarin wordt gekeken naar het gebruik van sleepzeilen om ruimteafval te verwijderen, inclusief satellieten, gebruikte raketboosters en ander puin, veilig.
Vestigo Aerospace is opgericht door David Spencer, universitair hoofddocent aan Purdue’s College of Engineering. "Door middel van de zes maanden durende studie zullen we de technologie voor sleepzeilen voor de deorbit van kleine satellieten bevorderen en voertuigfasen lanceren," zei Spencer in een persbericht. "De veilige verwijdering van ruimtevoorwerpen na voltooiing van de missie is noodzakelijk om het nut van hoogwaardige banen te behouden."
Sleepzeilen zijn een beetje anders dan andere methoden. Terwijl de door verschillende instanties voorgestelde harpoenen, lasers en netten bedoeld zijn om met de ruimteafval om te gaan die al is verzameld, zijn sleepzeilen ontworpen om in een satelliet te worden ingebouwd en aan het einde van hun nuttige levensduur te worden ingezet.
"Vestigo Aerospace ontwikkelt een productlijn sleepzeilen om te voorzien in de behoefte aan deorbit-capaciteit als alternatief voor conventionele voortstuwingssystemen", zegt Spencer, die 17 jaar bij het Jet Propulsion Laboratory werkte voordat hij bij de Purdue-faculteit kwam. "Het team zal ook het gebruik van sleepzeilen voor gerichte terugkeer van ruimtevoorwerpen onderzoeken, om de onzekerheid in atmosferische terugkeergangen en puininslagzones te verminderen."
De zeilen zouden worden ingezet aan het einde van het leven van een satelliet. Eenmaal ingezet, zouden ze de snelheid van een object verminderen en het vervolgens veilig verwijderen. Momenteel scheiden satellieten min of meer op hun eigen voorwaarden, en het is moeilijk om te berekenen waar ze de aarde kunnen raken, als ze te groot zijn om te verbranden bij terugkeer.
Een belangrijk ontwerpkenmerk van het Vestigo Aerospace-systeem is schaalbaarheid. In een e-mailuitwisseling met Space Magazine zei David Spencer: "... we ontwerpen het systeem om schaalbaar te zijn, zodat het kan worden gebruikt voor het verwijderen van hostsatellieten van 1 kg CubeSats tot 450 kg smallsats of 1.000 kg lanceervoertuigen. . '
Hun systeem biedt ook zogenaamde 'passieve aerodynamische stabiliteit'. Volgens Spencer: "Hierdoor kan het systeem op natuurlijke wijze worden bijgesneden tot de maximale draairichting."
Vestigo Aerospace is niet de eerste die sleepzeilen onderzoekt en ontwikkelt. De CanX-7 (Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7) was een demonstratiemissie uit 2017 waarbij gekeken werd naar deorbiting van nanosatellieten met sleepzeilen. Het was voornamelijk gericht op Cubesats, waar het aan de buitenkant zou worden bevestigd om de elektronica niet te hinderen.
CanX-7 gebruikte vier zeilen om de 3,5 kg (7,7 pond) massa te verwijderen. Slechts een week na de inzet slaagde het erin om de omloopsnelheid van het verval aanzienlijk te veranderen. Uiteindelijk stabiliseerde het zichzelf met alle vier de zeilen aan de achterkant van de satelliet, waardoor het orbitale verval nog meer toenam.
Sinds 2007 zijn er richtlijnen die aangeven dat de levensduur van een nanosatelliet niet langer mag zijn dan 25 jaar. Die richtlijnen zijn afkomstig van de IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Hoewel het aan de meer exotische methoden kan zijn om met opgehoopt puin in een baan om de aarde om te gaan, bieden sleepzeilen een betaalbare en mogelijk eenvoudig te ontwikkelen methode om ervoor te zorgen dat toekomstige satellieten hun nut niet overleven.
Bronnen:
- Persbericht: Opruimen van de kosmische buurt
- Persbericht: CanX-7 toont na slechts één week dat sleepzeilen effectief zijn bij deorbiting Satellite
- Space Magazine: British Satellite test zijn Space Junk Harpoon
