Na bijna 70 jaar ruimtevluchten, ruimtepuin is een behoorlijk serieus probleem geworden. Deze rommel, die rondzweeft in een lage baan om de aarde (LEO), bestaat uit de gebruikte eerste rakettrappen en niet-functionerende satellieten en vormt een grote bedreiging voor langetermijnmissies zoals het internationale ruimtestation en toekomstige ruimtelanceringen. En volgens cijfers die zijn vrijgegeven door het Space Debris Office van het European Space Operations Centre (ESOC), het probleem wordt alleen maar erger.

In aanvulling, ruimteagentschappen en particuliere luchtvaartmaatschappijen hopen de komende jaren aanzienlijk meer satellieten en ruimtehabitats te lanceren. Als zodanig, NASA is begonnen te experimenteren met een revolutionair nieuw idee voor het verwijderen van ruimtepuin. Het staat bekend als het RemoveDebris-ruimtevaartuig, die onlangs vanuit het ISS werd ingezet om een ​​reeks demonstraties van technologie voor het verwijderen van actieve puin (ADR) uit te voeren.

Deze satelliet is geassembleerd door Surrey Satellite Technology Ltd. en het Surrey Space Center (aan de Universiteit van Surrey in het VK) en bevat experimenten die zijn uitgevoerd door meerdere Europese ruimtevaartbedrijven. Het meet ongeveer 1 meter (3 voet) aan een kant en weegt ongeveer 100 kg (220 lbs), waardoor het de grootste satelliet is die tot nu toe in het ISS is ingezet.

Het doel van het RemoveDebris-ruimtevaartuig is om de effectiviteit van puinnetten en harpoenen aan te tonen bij het vangen en verwijderen van ruimteschroot uit een baan. Zoals Sir Martin Sweeting, de directeur van SSTL, zei in een recente verklaring:

"SSTL's expertise in het ontwerpen en bouwen van lage kosten, kleine satellietmissies is van fundamenteel belang geweest voor het succes van RemoveDEBRIS, een baanbrekende technologiedemonstrator voor actieve puinverwijderingsmissies die een nieuw tijdperk van ruimteafval in de baan van de aarde zullen beginnen."

Afgezien van het Surrey Space Center en SSTL, het consortium achter het RemoveDebris-ruimtevaartuig omvat Airbus Defense and Space - 's werelds op een na grootste ruimtevaartbedrijf - Airbus Safran Launchers, Innovatieve oplossingen in de ruimte (ISIS), CSEM, Inria, en Universiteit van Stellenbosch. Het ruimtevaartuig, volgens de website van het Surrey Space Center, bestaat uit het volgende:

"De missie zal bestaan ​​uit een hoofdsatellietplatform (~ 100 kg) dat, eenmaal in een baan om de aarde, twee CubeSats zal inzetten als kunstmatige puindoelen om enkele van de technologieën te demonstreren (netcapture, harpoen vangen, op visie gebaseerde navigatie, de-orbitatie van dragsail). Het project wordt medegefinancierd door de Europese Commissie en de projectpartners, en wordt geleid door het Surrey Space Center (SSC), Universiteit van Surrey, VK."

Ter wille van de demonstratie, het "moederschip" zal twee kubussen inzetten die twee stukken ruimteafval zullen simuleren. Voor het eerste experiment een van de CubeSats - aangeduid als DebrisSat 1 - zal de ballon aan boord opblazen om een ​​groter stuk rommel te simuleren. Het RemoveDebris-ruimtevaartuig zal dan zijn net inzetten om het te vangen, leid het dan in de atmosfeer van de aarde waar het net zal worden vrijgegeven.

De tweede CubeSat, genaamd DebrisSat 2, zal worden gebruikt om de volg- en afstandslasers van het moederschip te testen, zijn algoritmen, en zijn op visie gebaseerde navigatietechnologie. Het derde experiment, die het vermogen van de harpoen zal testen om ruimteschroot in een baan om de aarde te vangen, zal plaatsvinden in maart volgend jaar. Om juridische redenen, de harpoen wordt niet getest op een echte satelliet, en zal in plaats daarvan bestaan ​​uit het moederschip dat een arm uitstrekt met een doel aan het uiteinde.

De harpoen wordt dan met 20 meter per seconde (45 mph) aan een ketting afgevuurd om de nauwkeurigheid te testen. Nadat ze op 2 april naar het station waren gelanceerd, de satelliet werd op 20 juni ingezet vanuit de Japanse Kibo-labmodule van het ISS door de Canadese robotarm van de stations. Als Guillermo Aglietti, de directeur van het Surrey Space Center, uitgelegd in een interview met SpaceFlight Now voordat het ruimtevaartuig naar het ISS werd gelanceerd:

"Het net, als een manier om puin op te vangen, is een zeer flexibele optie, want zelfs als het puin ronddraait, of heeft een onregelmatige vorm, het vangen met een net is relatief laag risico vergeleken met … gaan met een robotarm, want als het puin heel snel ronddraait, en je probeert het te vangen met een robotarm, dan is er duidelijk een probleem. In aanvulling, als u het puin wilt opvangen met een robotarm of een grijper, je hebt een plek nodig waar je je stuk puin kunt pakken zonder er ook maar een stuk van af te breken."

Het netto-experiment is momenteel gepland voor september 2018, terwijl het tweede experiment is gepland voor oktober. Wanneer deze experimenten zijn voltooid, het moederschip zal zijn sleepzeil inzetten als remmechanisme. Dit uitzetbare zeil zal botsingen ervaren met luchtmoleculen in de buitenste atmosfeer van de aarde, geleidelijk zijn baan verminderend totdat het de dichtere lagen van de atmosfeer van de aarde binnengaat en opbrandt.

Dit zeil zorgt ervoor dat het ruimtevaartuig binnen acht weken na zijn inzet de baan verlaat, in plaats van de geschatte twee en een half jaar die het op natuurlijke wijze zou duren. In dit opzicht, het RemoveDebris-ruimtevaartuig zal aantonen dat het in staat is het probleem van ruimteschroot aan te pakken zonder er iets aan toe te voegen.

Uiteindelijk, het RemoveDebris-ruimtevaartuig zal een aantal belangrijke technologieën testen die zijn ontworpen om het verwijderen van orbitaal puin zo eenvoudig en kosteneffectief mogelijk te maken. Als het effectief blijkt, het ISS zou in de toekomst meerdere RemoveDebris-ruimtevaartuigen kunnen ontvangen, die vervolgens geleidelijk kunnen worden ingezet om grotere stukken ruimteschroot te verwijderen die het station en operationele satellieten bedreigen.

Conor Brown is de externe payloadmanager van Nanoracks LLC, het bedrijf dat het Kaber-systeem aan boord van de Kibo-labmodule heeft ontwikkeld om tegemoet te komen aan het toenemende aantal MicroSats dat vanuit het ISS wordt ingezet. Zoals hij in een recente verklaring uitdrukte:

"Het is geweldig om te hebben geholpen bij het faciliteren van deze baanbrekende missie. RemoveDebris demonstreert een aantal uiterst opwindende technologieën voor het verwijderen van actief puin die een grote impact kunnen hebben op hoe we ruimtepuin in de toekomst beheren. Dit programma is een uitstekend voorbeeld van hoe kleine satellietmogelijkheden hebben gegroeid en hoe het ruimtestation kan dienen als platform voor missies van deze schaal. We zijn allemaal verheugd om de resultaten van de experimenten te zien en de impact die dit project in de komende jaren kan hebben."

Naast het RemoveDebris-ruimtevaartuig, het ISS heeft onlangs een nieuwe tool gekregen voor het detecteren van ruimtepuin. Dit staat bekend als de Space Debris Sensor (SDS), een gekalibreerde impactsensor gemonteerd aan de buitenkant van het station om de impact te monitoren die wordt veroorzaakt door kleinschalig ruimtepuin. In combinatie met technologieën die zijn ontworpen om ruimteafval op te ruimen, verbeterde monitoring zal ervoor zorgen dat de commercialisering (en misschien zelfs kolonisatie) van LEO kan beginnen.