بعد ما يقرب من سبعين عامًا من الطيران الفضائي ، أصبح الحطام الفضائي مشكلة خطيرة إلى حد ما. تتكون هذه القمامة ، التي تطفو في مدار منخفض حول الأرض (LEO) ، من المراحل الأولى للصواريخ التي تم إنفاقها والأقمار الصناعية غير العاملة وتشكل تهديدًا كبيرًا للمهام طويلة المدى مثل محطة الفضاء الدولية وعمليات الإطلاق الفضائية المستقبلية. ووفقًا للأرقام الصادرة عن مكتب الحطام الفضائي في المركز الأوروبي للعمليات الفضائية (ESOC) ، فإن المشكلة تزداد سوءًا.
بالإضافة إلى ذلك ، تأمل وكالات الفضاء وشركات الطيران الخاصة في إطلاق المزيد بشكل كبير في طريق الأقمار الصناعية وموائل الفضاء في السنوات القادمة. على هذا النحو ، بدأت ناسا في تجربة فكرة ثورية جديدة لإزالة الحطام الفضائي. تُعرف باسم المركبة الفضائية RemoveDebris ، التي تم نشرها مؤخرًا من محطة الفضاء الدولية لإجراء سلسلة من عروض تكنولوجيا إزالة الحطام النشط (ADR).
تم تجميع هذا القمر الصناعي بواسطة Surrey Satellite Technology Ltd. ومركز Surrey للفضاء (في جامعة Surrey في المملكة المتحدة) ويحتوي على تجارب قدمتها العديد من شركات الفضاء الأوروبية. يقيس ما يقرب من متر واحد (3 أقدام) على جانب ويزن حوالي 100 كجم (220 رطل) ، مما يجعله أكبر قمر صناعي تم نشره في محطة الفضاء الدولية حتى الآن.
الغرض من المركبة الفضائية RemoveDebris هو إظهار فعالية شبكات الحطام والحراب في التقاط وإزالة الحطام الفضائي من المدار. كما قال السير مارتن سويتنج ، الرئيس التنفيذي لـ SSTL ، في بيان أخير:
"كانت خبرة SSTL في تصميم وبناء بعثات الأقمار الصناعية الصغيرة منخفضة التكلفة أساسية لنجاح RemoveDEBRIS ، وهو عارض تكنولوجيا بارز لمهام إزالة الحطام النشط التي ستبدأ حقبة جديدة من إزالة النفايات الفضائية في مدار الأرض."
وبصرف النظر عن Surrey Space Center و SSTL ، فإن الكونسورتيوم الكامن وراء المركبة الفضائية RemoveDebris يشمل Airbus Defense and Space - ثاني أكبر شركة فضائية في العالم - Airbus Safran Launchers و Innovative Solutions in Space (ISIS) و CSEM و Inria وجامعة Stellenbosch. تتكون المركبة الفضائية ، وفقًا لموقع مركز ساري الفضائي ، مما يلي:
"ستتألف المهمة من منصة قمر صناعي رئيسية (~ 100 كجم) ستنشر مرة واحدة في المدار طائرتين CubeSats كأهداف للحطام الاصطناعي لإثبات بعض التقنيات (الالتقاط الصافي ، التقاط الحربة ، الملاحة القائمة على الرؤية ، سحب المدار). المشروع ممول بشكل مشترك من قبل المفوضية الأوروبية وشركاء المشروع ، ويقوده مركز ساري الفضائي (SSC) ، جامعة ساري ، المملكة المتحدة. "
من أجل التظاهرة ، ستنشر "الأم" مكعّبين يحاكيان قطعتين من خردة الفضاء. بالنسبة للتجربة الأولى ، سيقوم أحد CubeSats - DebrisSat 1 المعين - بتضخيم بالونه على متن الطائرة من أجل محاكاة قطعة أكبر من القمامة. ستقوم المركبة الفضائية RemoveDebris بنشر شبكتها لالتقاطها ، ثم توجيهها إلى الغلاف الجوي للأرض حيث سيتم إطلاق الشبكة.
سيتم استخدام المكعب الثاني CubeSat ، المسمى DebrisSat 2 ، لاختبار تتبع أشعة الليزر ومجموعة الليزر وخوارزمياتها وتقنية الملاحة القائمة على الرؤية الخاصة بها. التجربة الثالثة ، التي ستختبر قدرة الحربة على التقاط الحطام الفضائي ، ستجري في مارس المقبل. لأسباب قانونية ، لن يتم اختبار الحربة على قمر صناعي فعلي ، وستتكون بدلاً من ذلك من أم تمتد ذراعًا مع هدف في النهاية.
سيتم بعد ذلك إطلاق الحربة على حبل بسرعة 20 مترًا في الثانية (45 ميل في الساعة) لاختبار دقتها. بعد إطلاقه إلى المحطة في الثاني من أبريل ، تم نشر القمر الصناعي من وحدة مختبر كيبو الياباني لمحطة الفضاء الدولية في 20 يونيو بواسطة الذراع الروبوتية الكندية للمحطات. كما أوضح غييرمو أغليتي ، مدير مركز ساري للفضاء ، في مقابلة مع SpaceFlight Now قبل إطلاق المركبة الفضائية إلى محطة الفضاء الدولية:
"الشبكة ، كوسيلة لالتقاط الحطام ، هي خيار مرن للغاية لأنه حتى لو كان الحطام يدور ، أو كان لديه شكل غير منتظم ، فإن التقاطه بشبكة هو خطر منخفض نسبيًا مقارنة بـ ... الذهاب بذراع روبوتية ، لأنه إذا كان الحطام يدور بسرعة كبيرة ، وحاولت التقاطه بذراع روبوتية ، فمن الواضح أن هناك مشكلة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كنت ترغب في التقاط الحطام بذراع آلي أو القابض ، فأنت بحاجة إلى مكان يمكنك الإمساك بقطعة من الحطام دون قطع جزء منه فقط. "
تمت جدولة التجربة الصافية حاليًا في سبتمبر 2018 ، بينما تمت جدولة التجربة الثانية في أكتوبر. عندما تكتمل هذه التجارب ، ستنشر الأمهات جرها لتعمل كآلية فرملة. سيختبر هذا الشراع القابل للتوسيع تصادمات مع جزيئات الهواء في الغلاف الجوي الخارجي للأرض ، مما يقلل من مداره تدريجيًا حتى يدخل الطبقات الأكثر كثافة من الغلاف الجوي للأرض ويحترق.
سيضمن هذا الشراع أن المدار المركبة الفضائية خلال ثمانية أسابيع من تاريخ نشرها ، بدلاً من عامين ونصف المقدر الذي يستغرقه حدوثه بشكل طبيعي. وفي هذا الصدد ، ستثبت المركبة الفضائية RemoveDebris أنها قادرة على معالجة مشكلة الحطام الفضائي مع عدم إضافتها إليه.
في النهاية ، ستقوم المركبة الفضائية RemoveDebris باختبار عدد من التقنيات الرئيسية المصممة لجعل إزالة الحطام المداري بسيطة وفعالة من حيث التكلفة قدر الإمكان. إذا ثبتت فعاليتها ، فقد تستقبل محطة الفضاء الدولية العديد من المركبات الفضائية RemoveDebris في الطور ، والتي يمكن نشرها تدريجياً لإزالة قطع أكبر من الحطام الفضائي التي تهدد المحطة والأقمار الصناعية العاملة.
كونور براون هو مدير الحمولات الخارجية لشركة Nanoracks LLC ، الشركة التي طورت نظام Kaber على متن وحدة مختبر Kibo لاستيعاب العدد المتزايد من MicroSats التي يتم نشرها من ISS. وكما عبر في بيان حديث:
"إنه لأمر رائع أن تساعد في تسهيل هذه المهمة الرائدة. تُظهر أداة RemoveDebris بعض تقنيات إزالة الحطام النشطة المثيرة للغاية والتي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على كيفية إدارة الحطام الفضائي للمضي قدمًا. هذا البرنامج هو مثال ممتاز لكيفية نمو قدرات الأقمار الصناعية الصغيرة وكيف يمكن أن تعمل المحطة الفضائية كمنصة للبعثات بهذا الحجم. يسعدنا جميعًا رؤية نتائج التجارب والتأثير الذي قد يحدثه هذا المشروع في السنوات القادمة ".
بالإضافة إلى المركبة الفضائية RemoveDebris ، تلقت محطة الفضاء الدولية مؤخراً أداة جديدة للكشف عن الحطام الفضائي. يُعرف هذا بمستشعر الحطام الفضائي (SDS) ، وهو مستشعر تأثير معاير مُركب على الجزء الخارجي من المحطة لمراقبة التأثيرات التي تسببها الحطام الفضائي الصغير الحجم. إلى جانب التقنيات المصممة لتنظيف الحطام الفضائي ، ستضمن المراقبة المحسنة بدء تسويق (وربما استعمار) المدار الأرضي المنخفض.
