Khi làm việc tại Trung tâm Vũ trụ NASA Johnson trong những năm 1970, nhà vật lý thiên văn Donald Kessler dự đoán rằng các vụ va chạm giữa các mảnh vỡ không gian sẽ ngày càng phổ biến khi mật độ các mảnh vụn không gian tăng lên trên quỹ đạo quanh Trái đất - tạo ra hiệu ứng xếp tầng. Kể từ năm 2005, lượng mảnh vỡ trên quỹ đạo đã đi theo đường cong tăng trưởng theo cấp số nhân, xác nhận dự đoán của Kessler.
Cho rằng vấn đề sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn trong những năm tới, có nhu cầu ngày càng tăng đối với các công nghệ có thể loại bỏ các mảnh vụn không gian. Sau một quá trình cạnh tranh, ESA gần đây đã ký hợp đồng với công ty khởi nghiệp ClearSpace Today của Thụy Sĩ để tạo ra sứ mệnh không gian loại bỏ mảnh vỡ đầu tiên trên thế giới. Nhiệm vụ này, được gọi là ClearSpace-1, dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2025 và sẽ giúp mở đường cho các nhiệm vụ loại bỏ mảnh vỡ hơn.
Hiện tại, ước tính có khoảng 29.000 mảnh vụn vũ trụ trên quỹ đạo có nguy cơ va chạm nghiêm trọng với các vệ tinh và sứ mệnh không gian. Tuy nhiên, đây chỉ là những vật thể có đường kính vượt quá 10 cm (~ 4 inch). Trên hết, có khoảng 750.000 vật thể có kích thước từ 1mm đến 1 cm và 166 triệu khác có đường kính từ 1 đến 10 cm (0,4 đến 4 inch).
Để tìm giải pháp cho vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu mảnh vỡ không gian có kinh nghiệm từ Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) đã cùng nhau ra mắt ClearSpace Today. Tại Hội đồng Bộ trưởng ESA gần đây (Space19 +) - diễn ra tại Seville, Tây Ban Nha, vào cuối tháng 11 - các bộ trưởng đã đồng ý trao hợp đồng dịch vụ cho nhà cung cấp thương mại để loại bỏ một cách an toàn một đối tượng thuộc sở hữu ESA không hoạt động khỏi LEO.
Với sự hỗ trợ được cung cấp bởi chương trình An toàn không gian mới của ESA, mục đích của sáng kiến này là góp phần vào quá trình làm sạch không gian quỹ đạo. Đồng thời, nó được dự định hoạt động như một người biểu tình sẽ xác nhận các công nghệ cần thiết để loại bỏ mảnh vỡ. Như Luisa Innocenti, đứng đầu sáng kiến Không gian sạch ESA, chỉ ra:
Các nghiên cứu của NASA NASA và ESA cho thấy cách duy nhất để ổn định môi trường quỹ đạo là chủ động loại bỏ các mảnh vụn lớn. Theo đó, chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển các công nghệ hướng dẫn, điều hướng và kiểm soát thiết yếu cũng như các phương thức bắt giữ và gặp gỡ thông qua một dự án mới có tên là Active Debris Removal / In-Orbit Service Service - ADRIOS. Kết quả sẽ được áp dụng cho ClearSpace-1. Nhiệm vụ mới này, được thực hiện bởi nhóm dự án ESA, sẽ cho phép chúng tôi trình diễn các công nghệ này, đạt được một thế giới đầu tiên trong quy trình.
Khi đã ở trên quỹ đạo, ClearSpace-1 Hồi chaser sẽ kết hợp với tầng trên của Bộ điều hợp tải trọng phụ VEga (VESPA) hiện đang ở trong quỹ đạo độ cao 800 km x 660 km (500 dặm x 410 dặm). Một mảnh vỡ này là kết quả của chuyến bay thứ hai của bệ phóng Vega, diễn ra vào năm 2013 và đưa vệ tinh ESA tựa Proba-V lên quỹ đạo, cũng như các vệ tinh đầu tiên của Việt Nam và Estonia.
Mục tiêu này là một chủ đề lý tưởng vì một số lý do. Ngoài việc có khối lượng 100 kg (220 lbs) - tương đương với vệ tinh không còn tồn tại - hình dạng tương đối đơn giản và cấu trúc chắc chắn của nó sẽ giúp bạn dễ dàng chụp và di chuyển. Như vậy, giai đoạn trên VESPA này là một trường hợp thử nghiệm tốt trước khi bất kỳ nỗ lực nào được thực hiện để chụp các mảnh vỡ lớn hơn, nhiều thách thức hơn (hoặc nhiều mảnh).
Trước khi nhiệm vụ ClearSpace-1 gặp lại mục tiêu của mình, nó sẽ được phóng lên quỹ đạo thấp hơn 500 km để thử nghiệm và thử nghiệm quan trọng. Sau khi hoàn thành, máy đuổi sẽ được nâng lên quỹ đạo mục tiêu của nó và, dưới sự giám sát của ESA, sử dụng bốn cánh tay robot để bắt VESPA. Cả hai sau đó sẽ được khử mùi để đốt cháy trong bầu khí quyển. Như Luc Piguet, người sáng lập và CEO của ClearSpace, đã giải thích:
Đây là thời điểm thích hợp cho một nhiệm vụ như vậy. Vấn đề mảnh vỡ không gian đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Ngày nay chúng ta có gần 2000 vệ tinh sống trong không gian và hơn 3000 chiếc bị hỏng. Và trong những năm tới, số lượng vệ tinh sẽ tăng theo một cấp độ lớn, với nhiều chòm sao lớn được tạo thành từ hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn vệ tinh được lên kế hoạch cho quỹ đạo Trái đất thấp để cung cấp các dịch vụ giám sát và viễn thông có độ bao phủ rộng, độ trễ thấp. Sự cần thiết là rõ ràng đối với một chiếc xe tải kéo kéo để loại bỏ các vệ tinh thất bại khỏi khu vực bị buôn bán nặng nề này.
Quyết định này là một phần của kế hoạch đầy tham vọng nhất cho đến nay cho tương lai của ESA và lĩnh vực vũ trụ châu Âu. Tại Hội đồng Bộ trưởng năm nay, ESA cam kết tăng cường tài trợ cho nghiên cứu và thăm dò liên quan đến không gian lần đầu tiên sau 25 năm.
Điều này bao gồm máy dò sóng hấp dẫn đầu tiên trong không gian - Anten không gian giao thoa kế laser (LISA) - sẽ đi kèm với nhiệm vụ Kính viễn vọng tiên tiến cho Vật lý thiên văn dị ứng cao (Athena) khi nghiên cứu một lỗ đen. Vì những lý do rõ ràng, việc xử lý các mảnh vỡ không gian chiếm một vị trí đặc biệt trong các cơ quan vũ trụ, kế hoạch cho tương lai.
Là một trong những người theo dõi chính các mảnh vỡ không gian, cam kết của ESA về các chiến lược giảm thiểu và dọn dẹp sẽ không gây ngạc nhiên.
Tưởng tượng rằng việc chèo thuyền trên biển sẽ nguy hiểm như thế nào nếu tất cả các con tàu bị mất trong lịch sử vẫn trôi dạt trên mặt nước, Tổng Giám đốc ESA Jan Worner nói. Đây là tình hình hiện tại trên quỹ đạo và không thể tiếp tục. Các quốc gia thành viên ESA đã hỗ trợ mạnh mẽ cho sứ mệnh mới này, điều này cũng chỉ ra con đường phía trước cho các dịch vụ thương mại mới thiết yếu trong tương lai.
