De aarde wordt momenteel omringd door puin dat gedurende tientallen jaren in de ruimte is gelanceerd. Deze ruimteafval kan in botsing komen met satellieten, schade veroorzaken en meer puin veroorzaken. Om een ​​veilige ruimteomgeving te behouden, de actieve verwijdering of de-orbiting van ruimtepuin is een opkomende technologische uitdaging. Als er in de nabije toekomst geen corrigerende maatregelen worden genomen, het zal moeilijk zijn om menselijke ruimteactiviteiten in stand te houden.

Om dit probleem op te lossen, verschillende methoden voor het verwijderen en de-baan van puin zijn tot nu toe voorgesteld. Deze worden geclassificeerd als contactmethoden (bijv. robotarm, aanbindnet, elektrodynamische ketting) of contactloze methoden (bijv. laser, ionenstraal herder), waarbij de contactloze methoden veiliger blijken te zijn.

De contactloze methode van de herder met ionenstraal maakt gebruik van een plasmastraal die door de satelliet wordt uitgestoten om een ​​kracht op het puin uit te oefenen, waardoor het wordt vertraagd zodat het naar een lagere hoogte valt, opnieuw in de atmosfeer van de aarde terechtkomen en op natuurlijke wijze verbranden. Echter, het uitwerpen van de plasmastraal naar het puin versnelt de satelliet in de tegenovergestelde richting, waardoor het moeilijk is om een ​​consistente afstand tussen puin en de satelliet te behouden.

Om vuil veilig en effectief te verwijderen, twee voortstuwingssystemen moeten op de satelliet worden gemonteerd om bidirectionele plasmastralen uit te werpen (Figuur 1). Dit verstoort de integratie van een satellietsysteem waarbij het gewicht en de afmetingen van een satelliet moeten worden verminderd.

"Als het verwijderen van het puin kan worden uitgevoerd door een enkel krachtig voortstuwingssysteem, het van groot nut zal zijn voor toekomstige ruimteactiviteiten, " zei universitair hoofddocent Kazunori Takahashi van de Tohoku University in Japan, die samen met collega's van de Australian National University onderzoek leidt naar nieuwe technologie om ruimtepuin te verwijderen.

De Japanse en Australische onderzoeksgroep heeft aangetoond dat een helicon plasma-stuwraket de verwijdering van ruimtepuin kan opleveren met behulp van een enkel voortstuwingssysteem (Figuur 2). In het laboratoriumexperiment de bidirectionele uitwerping van plasmapluimen uit de enkele plasmathruster werd nauwkeurig gecontroleerd met een magnetisch veld en gasinjectie; vervolgens werd de vertragende kracht gemeten die werd uitgeoefend op een object dat puin simuleerde, terwijl de netto nulkracht op de boegschroef (en satelliet) werd gehandhaafd. Het systeem, met de enkele plasma-thruster, kan operationeel zijn in drie operationele modi:versnelling van de satelliet; vertraging van de satelliet; en puinverwijdering.

"De helicon plasma boegschroef is een elektrodeloos systeem, waardoor het lange operaties kan uitvoeren die worden uitgevoerd op een hoog vermogensniveau", zegt Takahashi, "Deze ontdekking wijkt aanzienlijk af van bestaande oplossingen en zal een substantiële bijdrage leveren aan toekomstige duurzame menselijke activiteit in de ruimte."