Ein Satellit mit Harpune, Netz und Schleppsegel zur Erfassung von Weltraummüll befindet sich im Orbit und wird in Kürze getestet

Nach fast siebzig Jahren Raumfahrt sind Weltraummüll zu einem ziemlich ernsten Problem geworden. Dieser Müll, der im Low Earth Orbit (LEO) herumschwebt, besteht aus den verbrauchten ersten Raketenstufen und nicht funktionierenden Satelliten und stellt eine große Bedrohung für Langzeitmissionen wie die Internationale Raumstation und zukünftige Weltraumstarts dar. Und laut Zahlen, die vom Space Debris Office des European Space Operations Center (ESOC) veröffentlicht wurden, wird das Problem immer schlimmer.

Darüber hinaus hoffen Weltraumagenturen und private Luft- und Raumfahrtunternehmen, in den kommenden Jahren deutlich mehr Satelliten und Weltraumlebensräume auf den Markt bringen zu können. Aus diesem Grund hat die NASA begonnen, mit einer revolutionären neuen Idee zur Entfernung von Weltraummüll zu experimentieren. Es ist als RemoveDebris-Raumschiff bekannt, das kürzlich von der ISS eingesetzt wurde, um eine Reihe von Demonstrationen der Active Debris Removal (ADR) -Technologie durchzuführen.

Dieser Satellit wurde von Surrey Satellite Technology Ltd. und dem Surrey Space Centre (an der Universität von Surrey in Großbritannien) zusammengebaut und enthält Experimente, die von mehreren europäischen Luft- und Raumfahrtunternehmen durchgeführt wurden. Es misst ungefähr 1 Meter an einer Seite und wiegt ungefähr 100 kg. Damit ist es der größte Satellit, der bisher auf der ISS eingesetzt wurde.

Der Zweck des Raumfahrzeugs RemoveDebris besteht darin, die Wirksamkeit von Trümmernetzen und Harpunen beim Auffangen und Entfernen von Weltraummüll aus der Umlaufbahn zu demonstrieren. Wie Sir Martin Sweeting, der Chief Executive von SSTL, kürzlich in einer Erklärung sagte:

"Das Know-how von SSTL beim Entwurf und Bau kostengünstiger kleiner Satellitenmissionen war von grundlegender Bedeutung für den Erfolg von RemoveDEBRIS, einem wegweisenden Technologiedemonstrator für Missionen zur Entfernung aktiver Trümmer, der eine neue Ära der Beseitigung von Weltraummüll in der Erdumlaufbahn einleiten wird."

Neben dem Surrey Space Center und SSTL umfasst das Konsortium hinter dem Raumschiff RemoveDebris Airbus Defence and Space – das zweitgrößte Raumfahrtunternehmen der Welt – Airbus Safran Launchers, innovative Lösungen im Weltraum (ISIS), CSEM, Inria und die Stellenbosch University. Das Raumschiff besteht laut der Website des Surrey Space Centers aus folgenden Elementen:

„Die Mission wird aus einer Hauptsatellitenplattform (~ 100 kg) bestehen, die im Orbit zwei CubeSats als künstliche Trümmerziele einsetzen wird, um einige der Technologien zu demonstrieren (Netzerfassung, Harpunenerfassung, visionsbasierte Navigation, Schleppsegelentfernung). Das Projekt wird von der Europäischen Kommission und den Projektpartnern kofinanziert und vom Surrey Space Centre (SSC) der University of Surrey, UK, geleitet. “

Für die Demonstration wird das „Mutterschiff“ zwei Cubesates einsetzen, die zwei Teile des Weltraummülls simulieren. Für das erste Experiment bläst einer der CubeSats – DebrisSat 1 genannt – seinen Bordballon auf, um ein größeres Stück Müll zu simulieren. Das Raumschiff RemoveDebris setzt dann sein Netz ein, um es einzufangen, und führt es dann in die Erdatmosphäre, wo das Netz freigesetzt wird.

Der zweite CubeSat mit dem Namen DebrisSat 2 wird verwendet, um die Tracking- und Entfernungslaser des Mutterschiffs, seine Algorithmen und seine visionsbasierte Navigationstechnologie zu testen. Das dritte Experiment, bei dem die Fähigkeit der Harpune getestet wird, umlaufende Weltraummüll zu fangen, soll im nächsten März stattfinden. Aus rechtlichen Gründen wird die Harpune nicht auf einem tatsächlichen Satelliten getestet, sondern besteht stattdessen aus dem Mutterschiff, das einen Arm mit einem Ziel am Ende ausstreckt.

Die Harpune wird dann mit 20 Metern pro Sekunde auf eine Leine abgefeuert, um ihre Genauigkeit zu testen. Nachdem der Satellit bereits am 2. April zur Station gestartet worden war, wurde er am 20. Juni vom japanischen Kibo-Labormodul der ISS vom kanadischen Roboterarm der Station eingesetzt. Wie Guillermo Aglietti, der Direktor des Surrey Space Center, in einem Interview mit SpaceFlight Now erklärte, bevor das Raumschiff zur ISS gestartet wurde:

„Das Netz ist eine sehr flexible Option, um Trümmer einzufangen, denn selbst wenn sich die Trümmer drehen oder eine unregelmäßige Form haben, ist das Auffangen mit einem Netz im Vergleich zu einem Roboterarm relativ risikoarm Denn wenn sich die Trümmer sehr schnell drehen und Sie versuchen, sie mit einem Roboterarm zu erfassen, liegt eindeutig ein Problem vor. Wenn Sie die Trümmer mit einem Roboterarm oder einem Greifer erfassen möchten, benötigen Sie außerdem einen Ort, an dem Sie Ihr Trümmerstück greifen können, ohne nur einen Teil davon abzubrechen. “

Das Nettoexperiment ist derzeit für September 2018 geplant, während das zweite Experiment für Oktober geplant ist. Wenn diese Experimente abgeschlossen sind, setzt das Mutterschiff sein Schleppsegel als Bremsmechanismus ein. Dieses erweiterbare Segel wird Kollisionen mit Luftmolekülen in der äußeren Erdatmosphäre erfahren und seine Umlaufbahn allmählich verringern, bis es in die dichteren Schichten der Erdatmosphäre eintritt und verbrennt.

Dieses Segel wird sicherstellen, dass das Raumschiff innerhalb von acht Wochen nach seinem Einsatz deorbiert und nicht innerhalb der geschätzten zweieinhalb Jahre, die es auf natürliche Weise dauern würde. In dieser Hinsicht wird das Raumschiff RemoveDebris zeigen, dass es in der Lage ist, das Problem der Weltraummüll zu lösen, ohne es zu ergänzen.

Am Ende wird das Raumschiff RemoveDebris eine Reihe von Schlüsseltechnologien testen, um die Entfernung von Trümmern aus der Umlaufbahn so einfach und kostengünstig wie möglich zu gestalten. Wenn es sich als effektiv erweist, könnte die ISS mehrere RemoveDebris-Raumschiffe im ftureu empfangen, die dann schrittweise eingesetzt werden könnten, um größere Teile von Weltraummüll zu entfernen, die die Station und die Betriebssatelliten bedrohen.

Conor Brown ist der externe Nutzlastmanager von Nanoracks LLC, dem Unternehmen, das das Kaber-System an Bord des Kibo-Labormoduls entwickelt hat, um der zunehmenden Anzahl von MicroSats Rechnung zu tragen, die von der ISS bereitgestellt werden. Wie er kürzlich in einer Erklärung ausdrückte:

"Es ist wunderbar, diese bahnbrechende Mission unterstützt zu haben. RemoveDebris demonstriert einige äußerst aufregende Technologien zur Entfernung aktiver Trümmer, die einen großen Einfluss darauf haben könnten, wie wir Weltraummüll in Zukunft verwalten. Dieses Programm ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie die Fähigkeiten kleiner Satelliten gewachsen sind und wie die Raumstation als Plattform für Missionen dieser Größenordnung dienen kann. Wir sind alle gespannt auf die Ergebnisse der Experimente und die Auswirkungen, die dieses Projekt in den kommenden Jahren haben könnte. "

Zusätzlich zum Raumschiff RemoveDebris hat die ISS kürzlich ein neues Tool zum Erkennen von Weltraummüll erhalten. Dies ist als Space Debris Sensor (SDS) bekannt, ein kalibrierter Aufprallsensor, der an der Außenseite der Station angebracht ist, um Stöße zu überwachen, die durch kleine Weltraummüll verursacht werden. In Verbindung mit Technologien zur Beseitigung von Weltraummüll wird durch eine verbesserte Überwachung sichergestellt, dass die Kommerzialisierung (und möglicherweise sogar die Kolonisierung) von LEO beginnen kann.

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