Ne može se poreći, suočavamo se s problemom orbitalnog otpada! Od siječnja 2019., ESA-in Ured za svemirske krhotine procjenjuje da ih ima najmanje 34.000 komada velikih krhotina u niskoj Zemljinoj orbiti (LEO) – kombinacija mrtvih satelita, istrošenih raketnih stupnjeva i drugog različitog svemirskog smeća. A s tisućama satelita koji bi trebali biti lansirani u sljedećem desetljeću, taj problem će se samo pogoršavati.
Ovo je situacija koja vapi za rješenjima, posebno kada se uzmu u obzir planovi za komercijalizaciju LEO-a i početak slanja misija s posadom u duboki svemir u nadolazećim godinama. Tim znanstvenika iz Sveučilište Carlos III u Madridu (UC3M) je došao na jednostavnu, ali elegantnu ideju: opremiti buduće satelite veznim sustavom kako bi se mogli iskrcati iz orbite na kraju svog života.
Od početka svemirskog doba u orbitu je lansirano bezbroj satelita. Prema ESA-inom Uredu za svemirske krhotine, trenutno je u orbiti najmanje 3000 neaktivnih satelita, uz otprilike 1950 koji su još uvijek u radnom stanju. Sve u svemu, procjenjuje se da 8.400 metričkih tona ljudskog materijala pluta u orbiti.
Umjetnikov dojam svemirskog otpada oko Zemlje. Zasluge: ESA/ID&Sense/ONiRiXEL
Gonzalo Sánchez, koordinator E.T. Projekt PACK i istraživač Ramóna y Cajala u Odjelu za bioinženjering i zrakoplovno inženjerstvo UC3M, objasnio :
“Svemirski otpad jedan je od glavnih izazova s kojima će se zrakoplovna industrija morati suočiti u budućnosti. To su elementi koji su ostali u orbiti kao rezultat ljudske aktivnosti u svemiru, kao što su gornji stupnjevi raketnih bacača i mrtvih satelita.”
Kako bi to riješili, Sánchez i njegovi kolege smislili su Tehnologija elektrodinamičkog privezivanja za pasivni komplet za deorbitu bez potrošnog materijala (E.T.PACK) sustav. Ovaj projekt je dio Horizont 2020 Buduća i nova tehnologija (FET), program koji predvodi Europska komisija za poticanje istraživanja i inovacija u znanosti, tehnologiji i industriji.
Ključ za ovaj sustav je veza s niskom radnom funkcijom koja se sastoji od trake aluminijske trake obložene posebnim materijalom koji mu omogućuje emitiranje elektrona kada je osvijetljeno Suncem. To uzrokuje da privez postane privučen Zemljinim magnetskim poljem putem Lorentzova sila , učinkovito snižavajući svoju visinu sve dok ne izgori u Zemljinoj atmosferi.
Sam privez bi imao 2 cm (0,8 in) u širinu, 50 mikrona u debljinu i nekoliko kilometara u duljinu. Tijekom lansiranja satelita, privez bi se smotao u kolut i razmještao tek kada bi satelit bio u orbiti. Na taj način bi se budući sateliti mogli samouništeti i ne bi postali dio problema svemirskog otpada.
Zašto je potrebno ublažavanje svemirskog otpada. Zasluga: ESA
Kao prof. Sánchez Arriaga, jedan od članova razvojnog tima E.T.PACK, objasnio :
“To je tehnologija s velikim razornim potencijalom. Niski radni privez transformira orbitalnu energiju u električnu energiju dok derbitira satelit bez upotrebe bilo koje vrste goriva. Za razliku od sadašnjih propulzivnih sustava, veza s niskom radnom funkcijom ne treba pogonsko gorivo i koristi prirodne resurse u svemirskom okruženju, kao što su geomagnetsko polje, ionosferska plazma i sunčevo zračenje.”
Jedan od glavnih izazova projekta odnosi se na znanost o materijalima, posebno na svojstva premaza tethera. “[T]premaz na aluminijskoj vrpci mora imati vrlo posebne karakteristike i potrebno je uložiti važan istraživački napor u termoionskim materijalima, odnosno onima koji lako emitiraju elektrone kada se zagrijavaju”, dodao je prof. Arriaga.
Kada se projekt završi za tri godine, tim se nada da će imati prototip koji bi se mogao koristiti u sljedećoj fazi projekta – koja će uključivati demonstracijski let. Ovaj koncept već je zaokupio interes ESA-e i industrije za NewSpace sektor, a također je doveo do dva nacionalna patenta gdje bi se privez mogao koristiti za pogon i proizvodnju energije.
Projekt E.T.PACK, koji je pokrenut još u ožujku, financira Europska komisija s proračunom od 3 milijuna eura. Projekt okuplja istraživačke skupine i tvrtke iz tri europske zemlje, kao npr Fraunhofer institut i Tehničko sveučilište u Dresdenu (Njemačka), the Sveučilište u Padovi (Italija), te španjolske tvrtke SENER Inženjering i sustavi i Napredni toplinski uređaji .