Puinruimen in de ruimte

De ruimte rond de aarde zit vol met afval. Het opruimen van die troep is lastig. Begin volgend jaar wordt een testplatform uitgezet om verschillende opruimtechnieken te toetsen en te demonstreren.

Delen van raketten en uitgewerkte satellieten blijven vaak nog jaren rond de aarde draaien. Hoe lang precies is voor een belangrijk deel afhankelijk van de hoogte waarop ze zich bevinden.

Objecten die hoge banen beschrijven, worden amper afgeremd door luchtmoleculen in de bovenste contreien van de atmosfeer. Bij de lagere objecten gebeurt dat afremmen wel, waardoor ze na verloop van tijd snelheid verliezen en terugvallen naar de aarde.

Afremmen is dus een belangrijk gegeven om ruimteafval zo snel mogelijk op te ruimen. Maar al wordt het afval afgeremd, de snelheid waarmee het de dampkring binnenkomt is nog altijd zo hoog dat het door de wrijving met de lucht meestal volledig opbrandt voordat het de aardbodem bereikt. Overigens worden grotere stukken ruimtepuin die vanaf de aarde nog enigszins zijn te besturen naar een vaste plaats, Point Nemo, gestuurd om daar neer te storten. Er is geen plek op aarde die verder van de bewoonde wereld ligt dan deze plek in het zuidelijke deel van de Stille Oceaan.

Eén mooie afremtechniek werkt met behulp van een metersgroot zeil dat wordt uitgeklapt en zodoende meer luchtmoleculen vangt waardoor het afremmen beter en sneller gaat. Het Britse Surrey Space Centre doet op dit moment tests met zo’n zeil.

DVD: The Space Shuttle (Discovery Channel)
AANBIEDING The Space Shuttle Deze dvd geeft een verbluffend overzicht van het Space Shuttle programma, de astronauten en haar missies. Van € 10,85 voor € 8,00 Bestel in onze webshop

Het blijft overigens niet alleen bij het testen van remzeilen. Samen met tien partners, waaronder drie internationale afdelingen van vliegtuigbouwer Airbus, werkt het Surrey Space Centre aan een van de eerste ruimtemissies die in het teken staan van het vangen van ruimteafval. Deze zogeheten Remove Debrismissie wordt gefinancierd door de EU en test voor de eerste keer een vangnet en een harpoen in de ruimte. De operatie zal worden uitgevoerd vanaf het internationale ruimtestation ISS. ‘De missie wordt begin volgend jaar gelanceerd en zal twee kunstmatige stukken afval uitwerpen,’ zegt Jason Forshaw, projectmanager bij Surrey. ‘Deze zullen als doel worden gebruikt om de nieuwe technieken op uit te proberen.’

Harpoen en grijparmen

Vanaf het ISS wordt een testplatform losgelaten dat op zijn beurt minisatelliet DS-1 lanceert. Vanuit DS-1 wordt een ballon opgeblazen met het doel de weerstand te vergroten met de weinige luchtmoleculen die in de ruimte zijn.

Dan wordt de test met het vangnet uitgevoerd. Vanuit het platform wordt het vangnet over de piepkleine satelliet – voorzien van ballon – heen geworpen. De in het vangnet verstrikte testsatelliet zal langzaam gaan dalen en vervolgens opbranden in de dampkring van de aarde, een proces dat sneller zal gaan dankzij de luchtweerstand van de opgeblazen ballon.

Een andere ‘vangtechniek’ voor ruimtepuin die zal worden getest, werkt met behulp van een harpoen die op ruimteafval wordt afgevuurd. In deze proef wordt voorlopig alleen op een testobject gemikt dat zich op een uitschuifbare balk op het testplatform bevindt.

Verdient een van de twee methodes een voorkeur boven de andere? Forshaw: ‘Het vangnet is prima in staat om onregelmatig gevormde of snel roterende voorwerpen te vangen. De harpoen moet een specifiek punt op een toekomstige satelliet raken, maar met de weerhaken werkt het heel degelijk’.

De methodes bevinden zich in deze testfase nog in een simplistische staat. Volgens het Surrey Space Centre zal het echter niet lang meer duren voordat satellieten zullen worden uitgerust met hun technologie. ‘Satelliet-ontwikkelingsbedrijven zijn al in belangrijke mate betrokken bij deze missie,’ zegt Forshaw, die het als mogelijke optie ziet toekomstige satellieten standaard te voorzien van een remzeil.

In 2023 wordt technologie van het Surrey Space Center mogelijk voor het eerst in de praktijk gebracht als de Europese ruimtevaartorganisatie ESA een van zijn grote satellieten uit de ruimte haalt. Daarbij zal misschien gebruik worden gemaakt van een vangnet, maar de ESA heeft ook nog andere opties klaarstaan, zoals mechanische tentakels. Daarbij wordt de satelliet letterlijk vastgegrepen door robotarmen.

Luchtmoleculen afvuren

Een ander interessant idee om ruimtepuin te elimineren komt van de Nasa. Wordt met de zeil- of ballontechniek het oppervlak van een satelliet vergroot zodat er meer weerstand met lucht – moleculen ontstaat, bij het zogeheten Spade – project blijft het satellietoppervlak gelijk maar worden meer luchtmoleculen op de satelliet afgevuurd, precies het omgekeerde dus. Hiervoor maakt de Nasa gebruik van natuurlijke gassen in de atmosfeer die via impulsen in de richting van het pad van een satelliet worden gestuwd. Het stuwen kan gebeuren vanuit een vliegtuig op grote hoogte. Het grote voordeel van deze methode is dat er geen kans bestaat dat een opruimmissie nieuw ruimteschroot produceert.

Alice Gorman, specialist ruimtearcheologie aan de Flinders University in Australië, vindt het een waardevol idee: ‘Het is interessant want het repliceert een effect dat al op natuurlijke wijze plaatsvindt – luchtweerstand die ruimtepuin terug de atmosfeer in duwt’.

Volgens Gorman is de moeilijkheid bij het ontwerpen van een geschikte oplossing de grote variatie van de ruimterommel: ‘Er zijn voordelen aan gerichte systemen, zoals het bestralen met een laser, dat voor meerdere soorten afval geschikt is.’

Bij deze techniek wordt een laserstraal op een oude satelliet of ander afval gericht, waarbij materiaal wordt weggesmolten. Deze smeltenergie zorgt voor weerstand zodat de satelliet langzaam kan terugvallen.

Volgens Gorman speelt er echter nog een ander dilemma: ‘Het probleem is dat elke opruimmethode voor ruimteafval ook effectief een antisatellietwapen is. Ondanks de wijdverbreide erkenning dat ruimteschroot een dringend probleem is, is dit probleem nog niet opgelost,’ aldus Gorman.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Over de auteur

Ralf Vandebergh

Freelance wetenschapsjournalist Ralf Vandebergh schrijft voor diverse Nederlandse en Belgische publicaties onder meer over ruimtevaart.



Plaats een reactie