Weltraummüll ist ein wachsendes Problem. Seit Jahrzehnten senden wir Satelliten in die Erdumlaufbahn. Einige von ihnen umkreisen und verbrennen in der Erdatmosphäre oder stürzen in die Oberfläche. Aber das meiste, was wir in den Orbit schicken, ist immer noch da oben.
Dies wird im Laufe der Jahre zu einem akuten Problem, und wir bringen immer mehr Hardware in den Orbit. Seit dem Start des ersten Satelliten - Sputnik 1 - im Jahr 1957 wurden mehr als 8000 Satelliten in die Umlaufbahn gebracht. Bis 2018 befinden sich schätzungsweise 4900 noch im Orbit. Etwa 3000 davon sind nicht betriebsbereit. Sie sind Weltraummüll. Das Kollisionsrisiko wächst und Wissenschaftler arbeiten an Lösungen. Das Problem wird sich im Laufe der Zeit verschärfen, da Kollisionen zwischen Objekten mehr Trümmerstücke erzeugen, die behandelt werden müssen.
Es gibt zwei Klassifizierungen von Systemen zur Entfernung von Weltraummüll: Kontaktmethoden und kontaktlose Methoden. Zu den Kontaktmethoden gehören Roboterarme, Haltegurte und Netze. Kontaktlose Verfahren umfassen Laser und Ionenstrahlen. Bisher haben sich die kontaktlosen Methoden als zuverlässiger erwiesen. Ein Team der Tohoku-Universität in Sendai City, Japan, und ihre Kollegen an der Australian National University entwickeln eine einzigartige kontaktlose Methode, die als kontaktlose Ionenstrahl-Schäfer-Methode bezeichnet wird.
Es gibt zwei Probleme, Ionenstrahlen auf Weltraummüll zu richten und ihn auf die Erde zu richten. Die Gegenkraft drückt den Satelliten aus seiner Position. Das andere Problem ist die Masse des Weltraummülls selbst. Es braucht viel Kraft, um es harmlos auf die Erde zu lenken.
Die Wissenschaftler konzentrieren sich zunächst auf Satelliten im erdnahen Orbit. Diese Objekte liegen in der Regel im Bereich von 1 bis 2 Tonnen. Laut der Studie würden Objekte in diesem Massenbereich etwa 80 bis 150 Tage brauchen, um umkreist zu werden. Das Entwickeln, Bauen und Starten eines Satelliten, der dazu mit zwei separaten Triebwerken leistungsfähig genug ist, ist schwierig und teuer.
"Wenn die Schmutzentfernung mit einem einzigen Hochleistungsantriebssystem durchgeführt werden kann, wird sie für zukünftige Weltraumaktivitäten von erheblichem Nutzen sein." - Assoziierter Professor Kazunori Takahashi, Tohoku Universität, Japan.
Das japanisch-australische Team entwickelt ein System, das diese Probleme mit einer einzigartigen bidirektionalen Plasmastrahlanordnung löst. Die beiden Strahlen können sich gegenseitig entgegenwirken, wobei einer den Hirtensatelliten in Position hält und der andere den Müll auf die Erde lenkt. Eine einzige Stromquelle versorgt die beiden Strahlen mit Strom, und der Satellit richtet die Strahlen nach Bedarf aus.
"Wenn die Trümmerentfernung mit einem einzigen Hochleistungsantriebssystem durchgeführt werden kann, wird sie für zukünftige Weltraumaktivitäten von erheblichem Nutzen sein", sagte Associate Professor Kazunori Takahashi von der Tohoku-Universität in Japan, der die Forschung zu neuen Technologien zur Entfernung des Weltraums anführt Trümmer in Zusammenarbeit mit Kollegen der Australian National University.
Labortests haben eindeutig gezeigt, dass ein Helicon-Plasma-Triebwerk mit einem einzigen Antriebssystem Weltraummüll entfernen kann. Die Laborexperimente, Magnetfelder und Gasinjektionen steuern die Plasmafahnen vom einzelnen Plasma-Triebwerk. In Labortests wurde die auf den simulierten Weltraummüll ausgeübte Kraft gemessen. Das System übte die genaue Gegenkraft auf den Satelliten aus, um ihn in Position zu halten. Das System arbeitet in drei verschiedenen Modi: Satellitenbeschleunigung, Satellitenverzögerung und Schmutzentfernung.
"Das Helicon-Plasma-Triebwerk ist ein elektrodenloses System, das es ermöglicht, lange Operationen mit hoher Leistung durchzuführen." Takahashi sagt: „Diese Entdeckung unterscheidet sich erheblich von bestehenden Lösungen und wird einen wesentlichen Beitrag zur zukünftigen nachhaltigen menschlichen Aktivität im Weltraum leisten.“
- Pressemitteilung der Universität Tohoku: Plasma-Triebwerk: Neue Technologie zur Entfernung von Weltraummüll
- Forschungsbericht bei Nature.com: Demonstration einer neuen Technologie zur Entfernung von Weltraummüll mithilfe eines bidirektionalen Plasma-Triebwerks
- Wikipedia-Eintrag: Satellit
