Cel na uwięzi: harpun na kosmiczne śmieci

Skromny harpun, używany już od epoki kamienia najpierw do połowu ryb, a póżniej w wielorybnictwie, jest sprawdzany pod kątem użyteczności przy przechwytywaniu porzuconego sprzętu kosmicznego.

Dekady startów rakiet pozostawiły wokół Ziemi otoczkę kosmicznych śmieci: ponad 17 000 możliwych do wyśledzenia obiektów większych od filiżanki zagraża aktualnym misjom kolizjami o katastrofalnych skutkach. Nawet 1-centymetrowy odłamek może uderzyć w cennego satelitę z siłą porównywalną z wybuchem granatu ręcznego.

Jedyną możliwością kontroli chmury śmieci na ważnych niskich orbitach – takich jak te używane przez satelity obserwacyjne do monitorowania naszej planety o tej samej godzinie czasu lokalnego – jest usunięcie dużych obiektów, takich jak nieczynne satelity i górne stopnie rakiet.

Te niekontrolowane wielotonowe obiekty są tykającymi bombami zegarowymi: prędzej czy później spowodują kolizję – o ile wcześniej, pod wpływem promieni słonecznych, nie eksplodują w nich resztki paliwa lub częściowo naładowane akumulatory.

Powstałe chmury szczątków mogłyby uczynić istotne orbity znacznie bardziej niebezpieczniejszymi i drogimi w wykorzystaniu, a kolejne zderzenia mogłyby wywołać narastający łańcuch kolizji.

Aby uniknąć takiego scenariusza, inicjatywa Clean Space ESA pracuje nad misją e.DeOrbit, która ma być gotowa do lotu w 2021 roku. Jej wyrafinowane czujniki i autonomiczne systemy zidentyfikują cel – potencjalnie mający masę kilku ton i obracający się w niekontrolowany sposób – i zbliżą do niego satelitę.

Kolejnym wyzwaniem będzie przechwycenie go i zabezpieczenie. Rozważano kilkanaście różnych rozwiązań, w tym zarzucanie sieci, mechanizmy zaczepiania, zrobotyzowane ramiona – a także harpuny z linami.

Airbus Defence and Space w Stevenage w Wielkiej Brytanii przeprowadza już pierwsze analizy koncepcji opartej właśnie na harpunie.

Harpuny wykorzystują trzy fizyczne działania, aby zapewnić bezpieczne i czyste pochwycenie: uderzenie z dużą energią w cel, przebicie jego struktury i zwinięcie liny.

Prototypowy harpun został wstrzelony w materiał reprezentujący satelitę, w celu zbadania penetracji, wytrzymałości w trakcie przyciągania celu oraz poziomu generowania szczątków mogących zagrozić satelicie e.DeOrbit.

W ramach kolejnego kroku ESA planuje zbudować i przetestować prototypową makietę, aby zaadaptować harpun i mechanizm miotający na potrzeby misji.

W ramach projektu – poprzez symulacje komputerowe, analizy i eksperymenty – zbadane zostaną wszystkie trzy fazy działania harpuna.

Zachęcamy do wzięcia udziału w tym projekcie. Więcej informacji w pakiecie dostępnym poprzez system przetargowy ESA – EMITS.