Dopo quasi settant'anni di voli spaziali, i detriti spaziali sono diventati un problema piuttosto grave. Questa spazzatura, che fluttua intorno a Low Earth Orbit (LEO), è costituita dai primi stadi missilistici spesi e da satelliti non funzionanti e rappresenta una grave minaccia per missioni a lungo termine come la Stazione Spaziale Internazionale e futuri lanci spaziali. E secondo i numeri rilasciati dall'Ufficio dei detriti spaziali presso lo European Space Operations Center (ESOC), il problema sta solo peggiorando.
Inoltre, le agenzie spaziali e le compagnie aerospaziali private sperano di lanciare molto di più nei satelliti e negli habitat spaziali nei prossimi anni. Come tale, la NASA ha iniziato a sperimentare una nuova rivoluzionaria idea per rimuovere i detriti spaziali. È noto come il veicolo spaziale RemoveDebris, che recentemente si è schierato dalla ISS per condurre una serie di dimostrazioni della tecnologia di rimozione dei detriti attivi (ADR).
Questo satellite è stato assemblato dalla Surrey Satellite Technology Ltd. e dal Surrey Space Centre (presso l'Università del Surrey nel Regno Unito) e contiene esperimenti forniti da diverse compagnie aerospaziali europee. Misura approssimativamente 1 metro (3 piedi) su un lato e pesa circa 100 kg (220 libbre), rendendolo il più grande satellite dispiegato fino ad oggi alla ISS.
Lo scopo del veicolo spaziale RemoveDebris è dimostrare l'efficacia delle reti di detriti e degli arpioni nel catturare e rimuovere i detriti spaziali dall'orbita. Come ha affermato Sir Martin Sweeting, amministratore delegato di SSTL, in una recente dichiarazione:
"L'esperienza di SSTL nella progettazione e costruzione di piccole missioni satellitari a basso costo è stata fondamentale per il successo di RemoveDEBRIS, un dimostratore tecnologico di riferimento per le missioni di rimozione di detriti attivi che inizierà una nuova era di spazio per la spazzatura spaziale nell'orbita terrestre."
Oltre al Surrey Space Center e SSTL, il consorzio dietro il veicolo spaziale RemoveDebris include Airbus Defence and Space - la seconda compagnia spaziale più grande del mondo - Airbus Safran Launchers, Innovative Solutions in Space (ISIS), CSEM, Inria e Stellenbosch University. La navicella spaziale, secondo il sito Web del Surrey Space Center, è composta da:
“La missione comprenderà una piattaforma satellitare principale (~ 100 kg) che, una volta in orbita, dispiegherà due CubeSat come bersagli di detriti artificiali per dimostrare alcune delle tecnologie (acquisizione di rete, cattura di arpione, navigazione basata sulla visione, de-orbita del dragone). Il progetto è cofinanziato dalla Commissione europea e dai partner del progetto ed è guidato dal Surrey Space Centre (SSC), Università del Surrey, Regno Unito. "
Per motivi di dimostrazione, la "nave madre" schiererà due cubesati che simuleranno due pezzi di spazzatura spaziale. Per il primo esperimento, uno dei CubeSats - designato DebrisSat 1 - gonfia il suo palloncino di bordo per simulare un pezzo di spazzatura più grande. Il veicolo spaziale RemoveDebris quindi dispiegherà la sua rete per catturarlo, quindi lo guiderà nell'atmosfera terrestre dove la rete verrà liberata.
Il secondo CubeSat, chiamato DebrisSat 2, sarà utilizzato per testare il rilevamento e il raggio laser della nave madre, i suoi algoritmi e la sua tecnologia di navigazione basata sulla visione. Il terzo esperimento, che metterà alla prova la capacità dell'arpione di catturare i detriti spaziali in orbita, si svolgerà il prossimo marzo. Per motivi legali, l'arpione non sarà testato su un vero satellite e sarà invece costituito dalla nave madre che estende un braccio con un bersaglio all'estremità.
L'arpione verrà quindi sparato su un cavo a 20 metri al secondo (45 mph) per testare la precisione. Dopo essere stato lanciato sulla stazione il 2 aprile, il satellite è stato dispiegato dal modulo di laboratorio Kibo giapponese della ISS il 20 giugno dal braccio robot canadese della stazione. Come ha spiegato Guillermo Aglietti, direttore del Surrey Space Center in un'intervista con SpaceFlight Now prima che il veicolo spaziale fosse lanciato sull'ISS:
“La rete, come mezzo per catturare i detriti, è un'opzione molto flessibile perché anche se i detriti ruotano o hanno una forma irregolare, catturarli con una rete è relativamente a basso rischio rispetto a ... andare con un braccio robotico , perché se i detriti ruotano molto velocemente e provi a catturarlo con un braccio robotico, allora chiaramente c'è un problema. Inoltre, se devi catturare i detriti con un braccio robotico o una pinza, hai bisogno di un posto in cui puoi afferrare il tuo pezzo di detriti senza romperne solo una parte. "
L'esperimento netto è attualmente programmato per settembre 2018 mentre il secondo esperimento è previsto per ottobre. Quando questi esperimenti saranno completi, la nave madre schiererà la sua draga per agire come un meccanismo di frenata. Questa vela espandibile subirà collisioni con molecole d'aria nell'atmosfera esterna della Terra, riducendo gradualmente la sua orbita fino a quando non entra negli strati più densi dell'atmosfera terrestre e brucia.
Questa vela assicurerà che il veicolo spaziale si deorbiti entro otto settimane dal suo spiegamento, piuttosto che i due anni e mezzo stimati che occorrerebbero per accadere naturalmente. A questo proposito, la navicella spaziale RemoveDebris dimostrerà di essere in grado di affrontare il problema dei detriti spaziali senza aggiungervi.
Alla fine, il veicolo spaziale RemoveDebris metterà alla prova una serie di tecnologie chiave progettate per rendere la rimozione dei detriti orbitali il più semplice ed economica possibile. Se si rivelasse efficace, l'ISS potrebbe ricevere più veicoli spaziali RemoveDebris nel ftureu, che potrebbero quindi essere dispiegati gradualmente per rimuovere frammenti di spazio più grandi che minacciano la stazione e i satelliti operativi.
Conor Brown è il gestore di payload esterni di Nanoracks LLC, la società che ha sviluppato il sistema Kaber a bordo del modulo di laboratorio Kibo per soddisfare il crescente numero di MicroSat distribuiti dall'ISS. Come ha espresso in una recente dichiarazione:
"È meraviglioso aver contribuito a facilitare questa missione rivoluzionaria. RemoveDebris sta dimostrando alcune entusiasmanti tecnologie di rimozione dei detriti attivi che potrebbero avere un impatto notevole sul modo in cui gestiamo i detriti spaziali andando avanti. Questo programma è un eccellente esempio di come sono cresciute le piccole capacità satellitari e di come la stazione spaziale può fungere da piattaforma per missioni di questa portata. Siamo tutti entusiasti di vedere i risultati degli esperimenti e l'impatto che questo progetto potrebbe avere nei prossimi anni ".
Oltre al veicolo spaziale RemoveDebris, l'ISS ha recentemente ricevuto un nuovo strumento per rilevare i detriti spaziali. Questo è noto come Space Debris Sensor (SDS), un sensore di impatto calibrato montato all'esterno della stazione per monitorare gli impatti causati da detriti spaziali su piccola scala. Insieme alle tecnologie progettate per ripulire i detriti spaziali, un migliore monitoraggio garantirà l'avvio della commercializzazione (e forse anche della colonizzazione) di LEO.
