Napęd plazmowy może być rozwiązaniem problemu kosmicznych śmieci
Naukowcy opracowali system, który wykorzystując napęd plazmowy mógłby pozbywać się niebezpiecznych śmieci kosmicznych znajdujących się na ziemskiej orbicie.
Śmieci kosmiczne, takie jak niesprawne satelity, części rakiet i inne mniejsze fragmenty, orbitujące wokół Ziemi z dużą prędkością stają się coraz większym problemem. Ilość tych groźnych fragmentów stale rośnie, co zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i statkami kosmicznymi.
„Ze względu na niekontrolowany ruch i zawrotną prędkość, śmieci kosmiczne krążące wokół Ziemi stanowią poważne zagrożenie dla infrastruktury na orbicie, takiej jak satelity. Większość obecnych metod usuwania tych niebezpiecznych fragmentów opiera się na bezpośrednim kontakcie i niesie ze sobą ryzyko stworzenia niekontrolowanego ich ruchu. Nasze nowe badanie koncentrowało się wykorzystaniu silnika plazmowego do spowolnienia śmieci, zmuszając je do opuszczenia orbity” – mówi Kazunori Takahashi z Tohoku University.
Naukowcy z Tohoku University, pod kierownictwem Kazunoriego Takahashiego, opracowali system napędu plazmowego, który pozwoli łatwiej i bezpieczniej pozbywać się kosmicznych śmieci. Opiera się on na pomyśle spowolnienia dryfujących niebezpiecznych fragmentów do momentu, aż wypadną one z orbity i spłoną podczas wejścia w ziemską atmosferę. W przeszłości koncepcja ta była już sugerowana, ale dopiero teraz udało się ją potwierdzić w testach laboratoryjnych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie w Scientific Reports.
Pomysł polega na tym, że satelita usuwający śmieci kosmiczne, wysłany w tym celu, mógłby wykorzystać silnik napędowy do wyrzucenia plazmy w kierunku odpadów. Siła plazmy spowolniłaby te odpady, zmniejszając ich prędkość na tyle, aby wypadły z orbity – proces ten trwałby około 100 dni. Jednak pierwotnym problem tego rozwiązania było to, że siła plazmy emitowanej przez satelitę usuwającego śmieci powodowałaby silny odrzut, odsuwając pojazd od celu i zmniejszając efekt hamowania.
Aby to skorygować, astronomowie opracowali coś, co nazwali „dwukierunkowym silnikiem plazmowym bezelektrodowym z wyrzutem plazmy” („bidirectional plasma ejection type electrodeless plasma thruster”). Jak tłumaczą, jest to silnik napędowy, który wyrzuca dwa strumienie plazmy w dwóch kierunkach – jeden w kierunku docelowych śmieci kosmicznych, a drugi w przeciwnym.
„Silnik wywiera siłę hamującą na obiekt docelowy poprzez wyrzucanie plazmy i jednocześnie równoważy odrzut poprzez drugi strumień w przeciwnym kierunku. Dodatkowo do systemu wprowadziliśmy również specjalne pole magnetyczne znane jako cusp, aby zwiększyć siłę hamującą” – tłumaczy Kazunori Takahashi.
Jak twierdzą naukowcy, „cusp” utrzymuje plazmę poprzez pole magnetyczne, dzięki czemu pozostaje ona stosunkowo skupiona w kierunku ciągu, zamiast się rozpraszać.
Aby sprawdzić, czy napęd plazmowy zadziała zgodnie z oczekiwaniami, naukowcy przetestowali system w warunkach mających naśladować te panujące w przestrzeni kosmicznej. Odkryli, że dwukierunkowe wyrzucanie plazmy nie tylko równoważy się odrzutu zgodnie z oczekiwaniami, ale także „cusp” zwiększa siłę hamowania – co oznacza, że możliwe jest wpływanie na śmieci kosmiczne, aby zmniejszyć ich prędkość w celu szybszego zejścia z orbity.
Emil Gołoś
