宇宙ゴミはますます大きな問題です。何十年もの間、私たちは衛星を地球の周りの軌道に送り続けてきました。それらのいくつかは軌道を外して地球の大気中で燃え上がるか、または地表に衝突します。しかし、軌道に送るもののほとんどはまだそこにあります。
年月が経過するにつれて、これは深刻な問題になり、軌道にハードウェアを投入することが多くなっています。 1957年に最初の衛星であるスプートニク1号が軌道に打ち上げられて以来、8000を超える衛星が軌道に配置されています。 2018年現在、推定4900はまだ軌道に乗っています。そのうちの約3000は稼働していません。それらは宇宙ゴミです。衝突のリスクが高まり、科学者たちは解決策に取り組んでいます。オブジェクト間の衝突により、処理する必要のある破片がさらに増えるため、問題は時間とともに悪化します。
スペースジャンク除去システムには、接触方式と非接触方式の2つの分類があります。接触方法には、ロボットアーム、テザー、ネットが含まれます。非接触法には、レーザーとイオンビームが含まれます。これまでのところ、非接触方式の方が信頼性が高くなっています。日本の仙台市にある東北大学のチームとオーストラリア国立大学の同僚は、イオンビームシェパード非接触法と呼ばれる独自の非接触法を開発しています。
スペースジャンクにイオンビームを向け、それを地球に向けることには2つの問題があります。反力が衛星を所定の位置から押し出します。もう1つの問題は、スペースジャンク自体の質量です。無害に地球に向けるには、多くの力が必要です。
科学者たちはまず、低地球軌道の衛星に焦点を合わせています。これらのオブジェクトは、1〜2トンの範囲になる傾向があります。調査によると、この質量範囲のオブジェクトは、軌道から外れるまでに約80〜150日かかります。 2つの別個のスラスタでこれを行うのに十分強力な衛星を開発、構築、打ち上げることは困難で、費用がかかります。
「デブリの除去を単一の高出力推進システムで実行できる場合、将来の宇宙活動に非常に役立ちます。」 –東北大学高橋和典准教授。
日豪チームは、独自の双方向プラズマビーム配置でこれらの問題を解決するシステムを開発しています。 2つのビームは互いに干渉し合うことができ、1つは羊飼いの衛星を所定の位置に保ち、もう1つはジャンクを地球に向けます。単一の電源が2つのビームに電力を供給し、衛星は必要に応じてビームを照準します。
「デブリ除去が単一の高出力推進システムで実行できれば、将来の宇宙活動に非常に役立つでしょう」と、宇宙を除去する新技術の研究を率いる日本の東北大学の高橋和典准教授は述べた。オーストラリア国立大学の同僚と共同で破片。
ラボのテストでは、ヘリコンプラズマスラスタが単一の推進システムでスペースデブリを除去できることが明らかに示されています。ラボの実験、磁場、ガス注入により、単一のプラズマスラスタからのプラズマプルームが制御されます。実験室試験では、模擬宇宙ゴミに加えられる力を測定しました。システムは、正確な量の反力を衛星に適用して、衛星を所定の位置に保ちます。システムは、衛星加速、衛星減速、デブリ除去の3つの異なるモードで動作します。
「ヘリコンプラズマスラスタは無電極システムであり、高出力レベルで長時間の操作を行うことができます。」高橋氏は、「この発見は既存のソリューションとはかなり異なり、宇宙での将来の持続可能な人間活動に大きな貢献をするでしょう」と述べています。
- 東北大学プレスリリース：プラズマスラスタ：新しいスペースデブリ除去技術
- Nature.comのリサーチペーパー：双方向プラズマスラスタを使用したスペースデブリ除去の新技術のデモ
- ウィキペディアのエントリ：サテライト
