Sau gần bảy mươi năm không gian vũ trụ, các mảnh vỡ không gian đã trở thành một vấn đề khá nghiêm trọng. Rác này, trôi nổi trong quỹ đạo Trái đất thấp (LEO), bao gồm các giai đoạn tên lửa đầu tiên và các vệ tinh không hoạt động và gây ra mối đe dọa lớn cho các nhiệm vụ dài hạn như Trạm vũ trụ quốc tế và các vụ phóng vũ trụ trong tương lai. Và theo những con số được phát hành bởi Văn phòng Mảnh vỡ Không gian tại Trung tâm Điều hành Vũ trụ Châu Âu (ESOC), vấn đề chỉ trở nên tồi tệ hơn.
Ngoài ra, các cơ quan vũ trụ và các công ty hàng không vũ trụ tư nhân hy vọng sẽ phóng nhiều hơn đáng kể theo cách của các vệ tinh và môi trường sống trong không gian trong những năm tới. Do đó, NASA đã bắt đầu thử nghiệm một ý tưởng mới mang tính cách mạng để loại bỏ các mảnh vụn không gian. Nó được gọi là tàu vũ trụ RemoveDebris, gần đây đã được triển khai từ ISS để thực hiện một loạt các cuộc biểu tình công nghệ Active Debris Removal (ADR).
Vệ tinh này được lắp ráp bởi Surrey Satellite Technology Ltd. và Trung tâm vũ trụ Surrey (tại Đại học Surrey ở Anh) và chứa các thí nghiệm được cung cấp bởi nhiều công ty hàng không vũ trụ châu Âu. Nó đo khoảng 1 mét (3 feet) ở một bên và nặng khoảng 100 kg (220 lbs), khiến nó trở thành vệ tinh lớn nhất được triển khai cho ISS cho đến nay.
Mục đích của tàu vũ trụ RemoveDebris là để chứng minh tính hiệu quả của lưới mảnh vụn và máy móc trong việc bắt và loại bỏ các mảnh vụn không gian khỏi quỹ đạo. Như Sir Martin Sweeting, Giám đốc điều hành của SSTL, đã nói trong một tuyên bố gần đây:
Chuyên môn về thiết kế và xây dựng các nhiệm vụ vệ tinh nhỏ, chi phí thấp là cơ bản cho sự thành công của RemoveDEBRIS, một trình diễn công nghệ mang tính bước ngoặt cho các nhiệm vụ Loại bỏ mảnh vỡ hoạt động sẽ bắt đầu một kỷ nguyên mới về giải phóng rác không gian trong quỹ đạo Trái đất.
Ngoài Trung tâm vũ trụ Surrey và SSTL, tập đoàn đằng sau tàu vũ trụ RemoveDebris bao gồm Airbus Defense và Space - công ty vũ trụ lớn thứ hai thế giới - Máy phóng Airbus Safran, Giải pháp sáng tạo trong vũ trụ (ISIS), CSEM, Inria và Stellenbosch. Tàu vũ trụ, theo trang web Surrey Space Center, bao gồm:
Nhiệm vụ sẽ bao gồm một nền tảng vệ tinh chính (~ 100kg) mà một khi trên quỹ đạo sẽ triển khai hai CubeSats làm mục tiêu mảnh vỡ nhân tạo để trình diễn một số công nghệ (chụp lưới, chụp harpoon, điều hướng dựa trên tầm nhìn, kéo theo quỹ đạo). Dự án được đồng tài trợ bởi Ủy ban châu Âu và các đối tác dự án, và được lãnh đạo bởi Trung tâm vũ trụ Surrey (SSC), Đại học Surrey, Vương quốc Anh.
Vì mục đích của cuộc biểu tình, các bà mẹ của nhóm Cameron sẽ triển khai hai khối sẽ mô phỏng hai mảnh rác không gian. Đối với thử nghiệm đầu tiên, một trong những CubeSats - DebrisSat 1 được chỉ định - sẽ thổi phồng quả bóng trên tàu của nó để mô phỏng một mảnh rác lớn hơn. Tàu vũ trụ RemoveDebris sau đó sẽ triển khai mạng của nó để bắt nó, sau đó hướng dẫn nó vào bầu khí quyển Trái đất nơi mạng sẽ được giải phóng.
CubeSat thứ hai, được đặt tên là DebrisSat 2, sẽ được sử dụng để kiểm tra khả năng theo dõi mẹhip và các loại laser, thuật toán và công nghệ điều hướng dựa trên tầm nhìn của nó. Thử nghiệm thứ ba, sẽ kiểm tra khả năng harpoon, chụp các mảnh vỡ không gian trên quỹ đạo, sẽ diễn ra vào tháng 3 tới. Vì lý do pháp lý, harpoon sẽ không được thử nghiệm trên một vệ tinh thực tế và thay vào đó sẽ bao gồm việc làm mẹ mở rộng một cánh tay với mục tiêu ở cuối.
Sau đó, harpoon sẽ được bắn vào một dây buộc ở tốc độ 20 mét mỗi giây (45 dặm / giờ) để kiểm tra độ chính xác của nó. Sau khi được phóng về trạm trở lại vào ngày 2 tháng 4, vệ tinh đã được triển khai từ mô-đun phòng thí nghiệm Kibo của Nhật Bản vào ngày 20 tháng 6 bởi cánh tay robot của Canada. Như Guillermo Aglietti, giám đốc Trung tâm vũ trụ Surrey, đã giải thích trong một cuộc phỏng vấn với SpaceFlight Now trước khi tàu vũ trụ được phóng lên ISS:
Mạng lưới, như một cách để bắt các mảnh vỡ, là một lựa chọn rất linh hoạt bởi vì ngay cả khi các mảnh vỡ đang quay tròn, hoặc có hình dạng bất thường, để chụp nó bằng lưới có rủi ro tương đối thấp so với việc đi bằng cánh tay robot , bởi vì nếu các mảnh vỡ quay rất nhanh, và bạn cố gắng bắt nó bằng một cánh tay robot, thì rõ ràng có vấn đề. Ngoài ra, nếu bạn muốn bắt các mảnh vỡ bằng cánh tay robot hoặc dụng cụ kẹp, bạn cần một nơi nào đó bạn có thể nắm lấy mảnh vỡ của mình mà không làm vỡ chỉ một mẩu của nó.
Thử nghiệm ròng hiện đang được lên kế hoạch cho tháng 9 năm 2018 trong khi thử nghiệm thứ hai được lên kế hoạch cho tháng 10. Khi các thí nghiệm này hoàn tất, tàu mẹ sẽ triển khai kéo của nó để hoạt động như một cơ chế hãm. Cánh buồm có thể mở rộng này sẽ trải qua các vụ va chạm với các phân tử không khí trong bầu khí quyển bên ngoài Trái đất, giảm dần quỹ đạo của nó cho đến khi nó đi vào các lớp dày đặc hơn của bầu khí quyển Trái đất và bị đốt cháy.
Cánh buồm này sẽ đảm bảo rằng tàu vũ trụ khử trong vòng vài tuần kể từ khi triển khai, thay vì ước tính hai năm rưỡi sẽ xảy ra một cách tự nhiên. Về mặt này, tàu vũ trụ RemoveDebris sẽ chứng minh rằng nó có khả năng giải quyết vấn đề về các mảnh vỡ không gian trong khi không thêm vào nó.
Cuối cùng, tàu vũ trụ RemoveDebris sẽ thử nghiệm một số công nghệ chính được thiết kế để loại bỏ mảnh vỡ quỹ đạo đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất có thể. Nếu nó chứng minh được hiệu quả, ISS có thể nhận được nhiều tàu vũ trụ RemoveDebris trong ftureu, sau đó có thể được triển khai dần dần để loại bỏ các mảnh vụn không gian lớn hơn đe dọa trạm và các vệ tinh hoạt động.
Conor Brown là người quản lý tải trọng bên ngoài của Nanoracks LLC, công ty đã phát triển hệ thống Kaber trên mô-đun phòng thí nghiệm Kibo để đáp ứng số lượng MicroSats đang được triển khai từ ISS ngày càng tăng. Như ông đã bày tỏ trong một tuyên bố gần đây:
Càng tuyệt vời, nó đã giúp tạo điều kiện thuận lợi cho nhiệm vụ đột phá này. RemoveDebris đang trình diễn một số công nghệ loại bỏ mảnh vỡ hoạt động cực kỳ thú vị có thể có tác động lớn đến cách chúng ta quản lý các mảnh vỡ không gian tiến về phía trước. Chương trình này là một ví dụ tuyệt vời về cách các khả năng vệ tinh nhỏ đã phát triển và cách trạm vũ trụ có thể phục vụ như một nền tảng cho các nhiệm vụ ở quy mô này. Chúng tôi rất vui mừng khi thấy kết quả của các thí nghiệm và tác động của dự án này có thể có trong những năm tới.
Ngoài tàu vũ trụ RemoveDebris, ISS gần đây đã nhận được một công cụ mới để phát hiện các mảnh vỡ không gian. Đây được gọi là Cảm biến mảnh vỡ không gian (SDS), một cảm biến tác động hiệu chỉnh được gắn ở bên ngoài nhà ga để theo dõi các tác động gây ra bởi các mảnh vỡ không gian quy mô nhỏ. Cùng với các công nghệ được thiết kế để dọn dẹp các mảnh vỡ không gian, việc giám sát được cải thiện sẽ đảm bảo rằng việc thương mại hóa (và thậm chí là thuộc địa hóa) của LEO có thể bắt đầu.
