เราสามารถใช้ใบเรือพิเศษเพื่อนำดาวเทียมดวงเก่ากลับสู่โลกได้หรือไม่?

ปัญหาที่เพิ่มขึ้นของเศษพื้นที่ใน LEO (Low-Earth Orbit) กำลังรวบรวมความสนใจมากขึ้นเรื่อย ๆ ด้วยดาวเทียมหลายพันดวงที่อยู่ในวงโคจรและอีกหลายพันคนกำลังเดินทางไปความอยากอาหารของเราดูเหมือนจะไร้ขอบเขต แต่ดาวเทียมทุกดวงมีอายุการเก็บรักษา เราจะทำอย่างไรกับพวกเขาเมื่อพวกเขามีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าและมีประโยชน์ในเรื่องเศษซากที่เรียบง่าย

ในอีกห้าปีข้างหน้าเป็นที่คาดว่าเราจะเปิดตัว nanosatellites และ cubesats มากขึ้นถึง 2,600 ชิ้น ขณะนี้มีดาวเทียมเกือบ 5,000 ดวงที่โคจรรอบโลกและอีกหลายแห่งนั้นเป็นเศษพื้นที่ที่ไม่สามารถใช้งานได้ในขณะนี้อุดตันเส้นทางโคจรสำหรับดาวเทียมดวงใหม่ ในความเป็นจริงตามที่สำนักงานสหประชาชาติสำหรับกิจการอวกาศนอก (UNOOSA) เราเปิดตัวรวม 382 วัตถุในอวกาศในปี 2018 เพียงอย่างเดียวซึ่งเป็นจำนวนที่ไม่ยั่งยืน

ไม่มีการแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับปัญหานี้ วิธีการแก้ปัญหาที่แปลกใหม่บางอย่างเกี่ยวข้องกับฉมวกมุ้งแม่เหล็กและเลเซอร์ ตอนนี้องค์การนาซ่ามีเงินเริ่มต้นที่เกี่ยวข้องกับการเริ่มธุรกิจ Vestigo Aerospace ของ Purdue University สำหรับการศึกษาหกเดือนที่ดูที่การใช้ใบเรือลากไปยังพื้นที่ขยะ de-orbit รวมถึงดาวเทียมดาวเทียม boosters ที่ใช้แล้วและเศษขยะอื่น ๆ อย่างปลอดภัย

Vestigo Aerospace เริ่มต้นโดย David Spencer ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมวิทยาลัย Purdue “ จากการศึกษาหกเดือนเราจะพัฒนาเทคโนโลยีการแล่นเรือลากล่วงหน้าสำหรับ deorbit ของดาวเทียมขนาดเล็กและเริ่มขั้นตอนรถยนต์” Spencer กล่าวในการแถลงข่าว “ การกำจัดวัตถุอวกาศอย่างปลอดภัยเมื่อเสร็จสิ้นภารกิจมีความจำเป็นเพื่อรักษาประโยชน์ของวงโคจรที่มีมูลค่าสูง”

เรือใบลากแตกต่างจากวิธีอื่นเล็กน้อย ในขณะที่ฉมวกเลเซอร์และอวนที่เสนอโดยหน่วยงานต่าง ๆ มีความตั้งใจที่จะจัดการกับขยะอวกาศที่สะสมอยู่แล้วเรือใบลากถูกออกแบบมาเพื่อสร้างขึ้นเป็นดาวเทียมและนำไปใช้ในช่วงสุดท้ายของชีวิตที่มีประโยชน์

“ Vestigo Aerospace กำลังพัฒนาสายผลิตภัณฑ์ลากใบเรือเพื่อตอบสนองความต้องการความสามารถในการ deorbit เป็นทางเลือกแทนระบบขับเคลื่อนแบบเดิม” Spencer ที่ทำงานเป็นเวลา 17 ปีที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion กล่าวก่อนเข้าร่วมคณะ Purdue “ ทีมจะตรวจสอบการใช้เรือใบลากเพื่อเข้าสู่อวกาศวัตถุเป้าหมายเพื่อลดความไม่แน่นอนในทางเดินย้อนกลับในชั้นบรรยากาศและโซนผลกระทบจากเศษซาก”

ใบเรือจะถูกนำไปใช้งานเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานของดาวเทียม เมื่อนำไปใช้งานแล้วพวกเขาจะลดความเร็วของวัตถุและช่วยให้ deorbit ปลอดภัย ขณะนี้ดาวเทียมเสื่อมสภาพไปตามเงื่อนไขของตัวเองมากขึ้นและน้อยลงและเป็นการยากที่จะคำนวณว่าพวกเขาอาจโจมตีโลกได้อย่างไรหากพวกมันใหญ่เกินไปที่จะเผาผลาญเมื่อกลับเข้ามาใหม่

คุณลักษณะการออกแบบที่สำคัญของระบบของ Vestigo Aerospace คือความยืดหยุ่น ในการแลกเปลี่ยนอีเมลกับ Space Magazine David Spencer กล่าวว่า“ …เรากำลังออกแบบระบบให้สามารถปรับขนาดได้เพื่อให้สามารถใช้ในการ deorbit ดาวเทียมโฮสต์ตั้งแต่ 1 ลูกบาศก์ CubeSats ถึง 450 กิโลกรัม smallsats หรือ 1,000 กิโลกรัมขึ้นไปบนยานพาหนะ .”

ระบบของพวกเขายังให้สิ่งที่เรียกว่า "ความเสถียรตามหลักอากาศพลศาสตร์แบบพาสซีฟ" ตาม Spencer“ สิ่งนี้ช่วยให้ระบบตัดตามธรรมชาติไปยังแนวการลากสูงสุด”

Vestigo Aerospace ไม่ได้เป็นคนแรกที่สำรวจและพัฒนาเรือลาก CanX-7 (Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7) เป็นภารกิจสาธิตในปี 2560 ที่ดูการดูดซับ nanosatellites ด้วยใบเรือลาก มันเป็นเป้าหมายหลักที่ Cubesats ซึ่งจะติดกับภายนอกเพื่อไม่ให้ยุ่งเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

CanX-7 ใช้ใบเรือสี่ใบเพื่อตัดส่วนของมวล 3.5 กิโลกรัม (7.7 ปอนด์) ในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์หลังจากการใช้งานมันก็ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนแปลงอัตราการสลายตัวของวงโคจรอย่างมีนัยสำคัญ ในที่สุดมันก็เสถียรตัวเองด้วยการแล่นเรือทั้งสี่ไปทางด้านหลังของดาวเทียมซึ่งเพิ่มการสลายตัวของวงโคจรมากยิ่งขึ้น

มีการนำแนวทางมาใช้ตั้งแต่ปี 2550 โดยระบุว่าชีวิตของวงโคจรของนาโนดาวเทียมไม่ควรเกิน 25 ปี แนวทางเหล่านี้มาจาก IADC (Inter-Agency Space Debris Committee Committee) ในขณะที่มันอาจเป็นวิธีที่แปลกใหม่มากขึ้นในการจัดการกับเศษซากที่สะสมอยู่ในวงโคจร แต่ใบเรือลากเสนอวิธีราคาไม่แพงและง่ายต่อการพัฒนาเพื่อให้แน่ใจว่าดาวเทียมในอนาคตไม่ได้มีประโยชน์

แหล่งที่มา:

• ข่าวประชาสัมพันธ์: ทำความสะอาดย่านจักรวาล
• ข่าวประชาสัมพันธ์: หลังจากเพียงหนึ่งสัปดาห์ CanX-7 แสดง Drag Sails มีประสิทธิภาพที่ Deorbiting Satellite
• นิตยสาร Space: British Satellite ทดสอบ Space ขยะฉมวก