Junk-spisende raketmotor kunne rydde rumaffald

Klokken 16:56 UTC den 29. august 2009 blev en Iridium-kommunikationssatellit pludselig tavs. I timerne efter rapporterede U.S. Space Surveillance Network, at det sporede to store skyer af affald - en fra Iridium og en anden fra en nedlagt russisk militærsatellit kaldet Cosmos 2251.

Affaldet var resultatet af en højhastighedskollision, første gang det vides at være sket mellem satellitter i kredsløb. Nedslaget skabte over 1.000 fragmenter større end 10 centimeter i størrelse og et meget større antal mindre stykker. Dette affald spredte sig rundt om planeten i en dødbringende sky.

Rumaffald er et presserende problem for rumfartøjer, der kredser om jorden, og det kan blive betydeligt værre. Når tætheden af ​​rumaffald når en vis tærskel, forudsiger analytikere, at fragmenteringen forårsaget af kollisioner vil udløse en løbsk kædereaktion, der vil fylde himlen med et stadigt stigende antal fragmenter. Efter nogle skøn kunne denne proces allerede være i gang.

En oplagt løsning er at finde en måde at fjerne dette snavs på. En mulighed er at zappe de større stykker med en laser, fordampe dem i dele og få resterne til at løbe rundt. Mindre stykker affald kan dog ikke håndteres på denne måde, fordi de er svære at lokalisere og spore.

En anden mulighed er at sende et rumfartøj op, der er i stand til at fjerne affald med et net eller en anden indfangningsproces. Men disse missioner er stærkt begrænset af mængden af ​​brændstof, de kan bære.

I dag foreslår Lei Lan og venner fra Tsinghua University i Beijing, Kina, en anden løsning. Deres idé er at bygge en motor, der omdanner rumaffald til drivmiddel og så kan manøvrere sig selv næsten i det uendelige, mens den opsuger skrammel.

Deres idé er i princippet enkel. Ved en høj nok temperatur kan ethvert grundstof omdannes til et plasma af positive ioner og elektroner. Dette kan bruges som drivmiddel ved at accelerere det gennem et elektrisk felt.

Detaljerne er dog komplekse. Især opgaven med at forvandle affald til et brugbart plasma er ikke helt ligetil.

Lei og co fokuserer deres indsats på affald, der er mindre end 10 centimeter i størrelse, de ting, som laserablation ikke kan håndtere. Deres idé er at fange affaldet ved hjælp af et net og derefter overføre det til en kuglemølle. Dette er en roterende cylinder, der er delvist fyldt med slidbestandige kugler, der maler affaldet til pulver.

Dette pulver opvarmes og føres ind i et system, der adskiller positivt ladede ioner fra negativt ladede elektroner. De positive ioner passerer derefter ind i et kraftigt elektrisk felt, der accelererer dem til høj energi, og genererer tryk, når de udstødes som udstødning. Elektronerne udstødes også for at holde rumfartøjet elektrisk neutralt.

Naturligvis afhænger det faktiske tryk, dette frembringer, af tætheden af ​​affald, arten af ​​det pulver, det producerer, af størrelsen af ​​de positive ioner, og så videre. Alt dette er svært at måle.

Og selvom rumfartøjet ikke behøver at bære drivmiddel, vil det have brug for en strømkilde. Hvor dette kommer fra er ikke klart. Lei og co siger, at sol- og atomkraft vil være tilstrækkeligt, men adresserer ikke de alvorlige bekymringer, som ethvert atomdrevet rumfartøj i kredsløb om Jorden vil generere.

Ikke desto mindre giver værket stof til eftertanke. Rumaffald er et problem, der ser ud til at blive væsentligt værre i den nærmeste fremtid. Det er et område, hvor der er desperat brug for nye ideer, før den næste store kollision fylder Jordens baner med endnu mere affald.

Ref: arxiv.org/abs/1511.07246 : Debris Engine: En potentiel thruster til fjernelse af rumaffald

skjule