6 fascinerende technologieën om ruimteafval op te ruimen

IN NOVEMBER 2021, de bemanning van het internationale ruimtestation ISS ging kort op slot nadat ze werden geteisterd door scherven metaal van een opgeblazen gepensioneerde satelliet tijdens een onaangekondigde Russische militaire oefening. Volgens NASA volgt het ministerie van Defensie momenteel meer dan 27.000 stukjes vergelijkbaar orbitaal puin, oftewel ruimteafval. Maar veel andere stukjes afval zijn te klein om in de gaten te houden. Razendsnel met snelheden van 17.500 mijl per uur - en zonder de wrijving van een atmosfeer om ze te verbranden - kunnen zelfs minuscule vlekjes raketverf de ondergang betekenen voor een astronaut of vliegend vaartuig. En hoewel ongevallen zeldzaam zijn, de opkomst van commercieel ruimteverkeer (54 lanceringen alleen al in 2021, vergeleken met het vorige record van 33 in 2018) heeft het risico op deze potentiële botsingen exponentieel vergroot.

[Verwant: Dit meteorenvolgsysteem zou een ramp met vallend raketafval kunnen voorkomen]

"De hoeveelheid materiaal stapelt zich op", zegt Mariel Borowitz, universitair hoofddocent bij Georgia Tech, gespecialiseerd in internationaal ruimtevaartbeleid en veiligheid. Maar het opruimen van de laatste grens is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Naast de kosten, zegt Borowitz, blijft de vraag wie de schoonmaak kan doen duister. Als NASA een satelliet in een baan om de aarde brengt, legt ze uit, "behoort hij aan de Verenigde Staten, ook al breekt hij in stukken." Hetzelfde geldt voor elk bedrijf of overheid. Als je de rommel van iemand anders zou willen opruimen, zegt ze, zou je nog steeds niet het recht hebben om het te doen.

Gelukkig pakken veel landen en bedrijven dat moeras aan door manieren te testen om met de vuilnis, of het nu een Japanse satelliet is die magnetische vallen plaatst of een vierarmige plasmabot met de naam Fred. Hier zijn zes van de meest veelbelovende projecten van de mensheid voor het bewaken en opruimen van de hemel.

Een net dat door een satelliet wordt gelanceerd om ruimteafval boven de aarde op te ruimen
Harpoen jager. Donagh voor populaire wetenschap

Verwijder puin

OORSPRONG: VK
KOSTEN: $ 18 MILJOEN
INGEZET: 2018
MO: HARPOEN JAGER

Met een gewicht van ongeveer 220 pond, deze doelbewuste satelliet combineert een harpoen die met een snelheid van 20 meter per seconde schiet met een net van 5 meter breed om ruimteafval op te vangen en terug te trekken naar de atmosfeer van de aarde. Twee camera's registreren het proces, zodat ambtenaren op de grond de baan van het afval tijdens het vallen kunnen beoordelen.

Maar laat je niet afschrikken door de naam: RemoveDebris verwijdert het vuil nog niet helemaal. Het systeem, gelanceerd in 2018, wordt momenteel getest buiten het internationale ruimtestation ISS. Het oefent het vangen van experimentele doelen (zoals kleine satellieten genaamd CubeSats) met behulp van een detectiesysteem met lidar en 3D-visietechnologie vergelijkbaar met die van zelfrijdende auto's. Maar hoewel het nog niet helemaal klaar is, heeft het al meerdere medewerkers (waaronder SpaceX en Airbus) en is het een van onze grootste hoop om afval uit het niets te halen.

Fireball-netwerk volgt meteoren
Het spionagenetwerk. Tim McDonagh voor Popular Science

SPMN

OORSPRONG: SPANJE
KOSTEN: $ 22.350/JAAR
INGEZET: 1996
MO: HET SPY-NETWERK

Vuurbalnetwerken, die bestaan ​​uit strategisch geplaatste camera's die zijn opgetuigd om meteorieten door de lucht te volgen, bestaan ​​over de hele wereld, van Tsjechië tot Australië. De Spaans meteoren- en vuurballennetwerk (SPMN) werd oorspronkelijk opgericht in de jaren negentig om samen met de rest kosmische rotsen te bestuderen. Maar in 2021 ontdekte het iets nieuws: stukken van een inkomende SpaceX-raket verbrandden boven de kust. Dat bewees verder dat de tool kon worden gebruikt om de paden van organisch te volgen En kunstmatige materie als ze het land naderen.

SPMN bestaat momenteel uit 34 grondstations en 150 camera's met hoge resolutie die rond het Iberische platteland zijn geplaatst en kan lokale autoriteiten waarschuwen voor terugkeer of meteorietval. Meer in het algemeen heeft het project tot doel mensen te helpen de zeldzame maar aanwezige aardse gevaren te begrijpen die voortkomen uit toegenomen ruimteactiviteit door de jaren heen.

Nanosatelliet maakt gebruik van zonne-energie
Zonne-surfer. Tim McDonagh voor Popular Science

Solar CubeSat

OORSPRONG: ONS
KOSTEN: $875,000
INGEZET: 2025 (geschat)
MO: ZONNE SURFER

Als het gaat om langetermijnoplossingen, is het soms het beste om klein te denken. CubeSats, 4-inch brede nanosatellieten, worden sinds 2003 gebruikt voor ruimteonderzoek. Nu hebben student-ingenieurs van de Embry-Riddle Aeronautical University in Florida er een gemodelleerd die speciaal bedoeld is om het vuilnis buiten te zetten.

De Solar CubeSat-prototype gebruikt een compacte robotarm om vrij zwevende objecten uit te reiken en vast te leggen tot op een afstand van ongeveer 10 cm. In tegenstelling tot veel andere zogenaamde schoonmakers, zal deze kleine satelliet niet zonder brandstof komen te zitten en meer rotzooi worden: hij heeft een inzetbaar zeil dat de kracht van de zonnestralen vangt, wat betekent dat het door een lage baan om de aarde kan blijven waaien zolang de hardware houdt stand.

Volgens het Embry-Riddle-team is het prototype ontworpen om kant-en-klare technologieën te gebruiken en zou het binnen vier tot vijf jaar een volledig functioneel model kunnen opleveren.

Satelliet gebruikt magneten om ruimteafval vast te zetten
Megamagneten. Tim McDonagh voor Popular Science

ELSA-d

OORSPRONG: JAPAN
KOSTEN: TOT $ 191 MILJOEN
INGEZET: 2021
MO: MEGAMAGNETEN

In tegenstelling tot de andere hoogvliegende machines op deze lijst, End-of-Life-services door Astroscale (ELSA-d) zal geen afval opruimen dat zich al in een baan om de aarde bevindt. In plaats daarvan rekenen de makers op toekomstige satellietingenieurs om magnetische dockingplaten in hun ontwerpen op te nemen - en te betalen voor de hulp van ELSAd wanneer de tijd daar is.

Deze engel des doods heeft de vorm van een 385-pond gevleugelde "Chaser", die vertrouwt op optische detectie-instrumenten en een set kleine magneten om zijn doelen te zoeken, te vangen en te verplaatsen. In een demo uit 2021, meer dan 300 mijl hoog in de lucht, heeft ELSA-d met succes een minisatelliet gevangen en vrijgegeven met de aangepaste hardware. Bij de volgende testronde zal het een compatibel object laten vangen terwijl het tuimelt, de omgeving scannen op zwerfafval en stukken metaal naar beneden trekken in de atmosfeer van de aarde om langzaam te vergaan.

Geklauwde vliegende robot die ruimteafval achtervolgt in de baan van de aarde
Klauw machine. Tim McDonagh voor Popular Science

Orbot Fred

OORSPRONG: ONS
KOSTEN: NIET PUBLIEK
INGEZET: 2025 (geschat)
MO: KLAUW MACHINE

Tech-startup Rogue Space Systems sleutelt aan een 16 meter breed plasma-aangedreven voertuig grillig Orbot Fred genoemd. Met twee vleugelachtige zonnepanelen is hij gebouwd voor precisie: vier robotarmen kunnen maximaal grijpen en bewegen 700 pond afval weg van de banen van andere satellieten, en stuur de trek dan om in het bovenste deel van de aarde te branden hoogten.

Het bedrijf hoopt privé- en publiek geld te gebruiken om zijn vloot van Orbots in de komende drie jaar online te krijgen. Een van de bronnen zou SpaceWERX kunnen zijn, de innovatietak van de US Space Force, die enkele antwoorden wil uitbesteden op drijvende rommel, onderhoud en montage tijdens de vlucht, en meer. In 2021 lanceerde de afdeling een subsidieprogramma genaamd Orbital Prime dat uiteindelijk contracten van $ 1,5 miljoen zal toekennen aan geselecteerde concurrenten, zoals de makers van Fred.

Door plasma aangedreven space shuttle schiet ruimteafval met geïoniseerde deeltjes
Stun-pistool. Tim McDonagh voor Popular Science

Veger

OORSPRONG: RUSLAND
KOSTEN: $ 2 MILJARD
INGEZET: 2023 (EST.)
MO: STUN GUN

Door ionenvoortstuwingsstuwraketten te gebruiken om dode satellieten te destabiliseren en ze uit de banen van andere projectielen te duwen, Sweeper heeft, net als veel andere concepten voor het verwijderen van afval in een baan om de aarde, tot doel om puin onze atmosfeer in te duwen voor een vurige finale.

Veger is eigenlijk een van de oudste voorgestelde missies bedoeld om de ruimte botsingsvrij te houden, met de oorspronkelijke plannen die dateren uit 2010. De maker, het Russische raketbedrijf Energia, heeft geen updates over het project gedeeld, dus er zijn nog steeds vraagtekens bij alle details. Energia is van plan het voertuig tegen 2023 te assembleren en te testen. De pod, die mogelijk op kernenergie werkt, zal de capaciteit hebben om gedurende een levensduur van 15 jaar ten minste 600 ter ziele gegane zenders te verzamelen en te vernietigen. Het is onduidelijk of het uiteindelijk zelf in een baan om de aarde zou veranderen, of dat een andere Sweeper het terug naar de aarde zou moeten brengen.

Dit verhaal verscheen oorspronkelijk in de Messy-uitgave van PopSci in het voorjaar van 2022. Lees verder PopSci+ verhalen.

Laatste blogbericht

De tot nu toe scherpste satellietbeelden van de aarde gaan over zes maanden in de verkoop
August 22, 2023

De afbeeldingen tonen details zo klein als een voet breed. Satellietbeelden die beter zijn dan ooit, zijn mogelijk binnenkort beschikbaar voor ied...

Drugs bestrijden met drugs: een duister hallucinogeen wint aan legitimiteit als oplossing voor verslavingen
August 22, 2023

Een heroïneverslaafde een van de krachtigste psychedelische drugs geven lijkt een slecht idee. Toch is dat precies wat... Een heroïneverslaafde ee...

Wat gebeurt er als er tientallen jaren verstrijken in een whiskyvat?
August 22, 2023

Evolutie van smaak naarmate een whisky ouder wordt "Geestelijk karakter" definieert de aard van de nieuwe, niet-verouderde geest. Toen de 50 jaar...