211service.com
Skräpätande raketmotor kunde rensa rymdskräp
Klockan 16:56 UTC den 29 augusti 2009 tystnade plötsligt en Iridium-kommunikationssatellit. Under timmarna som följde rapporterade U.S. Space Surveillance Network att det spårade två stora moln av skräp - ett från Iridium och ett annat från en nedlagd rysk militärsatellit kallad Cosmos 2251.
Skräpet var resultatet av en höghastighetskollision, första gången man vet att detta hände mellan satelliter i omloppsbana. Nedslaget skapade över 1 000 fragment större än 10 centimeter i storlek och ett mycket större antal mindre bitar. Detta skräp spreds ut runt planeten i ett dödligt moln.
Rymdskräp är ett akut problem för rymdfarkoster som kretsar runt jorden, och det kan bli betydligt värre. När densiteten av rymdskräp når en viss tröskel förutspår analytiker att fragmenteringen som orsakas av kollisioner kommer att utlösa en skenande kedjereaktion som kommer att fylla himlen med ett ständigt ökande antal fragment. Enligt vissa uppskattningar kan den processen redan vara igång.
En uppenbar lösning är att hitta ett sätt att ta bort detta skräp. Ett alternativ är att zappa de större bitarna med en laser, förånga dem i delar och få resterna att gå ur bana. Men mindre skräpbitar kan inte hanteras på detta sätt eftersom de är svåra att lokalisera och spåra.
Ett annat alternativ är att skicka upp en rymdfarkost som kan torka upp skräp med ett nät eller någon annan fångstprocess. Men dessa uppdrag är allvarligt begränsade av mängden bränsle de kan bära.
Idag föreslår Lei Lan och kompisar från Tsinghua University i Peking, Kina, en annan lösning. Deras idé är att bygga en motor som omvandlar rymdskräp till drivmedel och så kan manövrera sig själv nästan i det oändliga när den torkar upp skräpet.
Deras idé är i princip enkel. Vid en tillräckligt hög temperatur kan vilket element som helst omvandlas till ett plasma av positiva joner och elektroner. Detta kan användas som ett drivmedel genom att accelerera det genom ett elektriskt fält.
Detaljerna är dock komplexa. I synnerhet är uppgiften att förvandla skräp till en användbar plasma inte helt okomplicerad.
Lei och co fokuserar sina ansträngningar på skräp som är mindre än 10 centimeter i storlek, de saker som laserablation inte kan hantera. Deras idé är att fånga upp skräpet med hjälp av ett nät och sedan överföra det till en kulkvarn. Detta är en roterande cylinder delvis fylld med nötningsbeständiga kulor som mal skräpet till pulver.
Detta pulver värms upp och matas in i ett system som separerar positivt laddade joner från negativt laddade elektroner. De positiva jonerna passerar sedan in i ett kraftfullt elektriskt fält som accelererar dem till hög energi och genererar dragkraft när de stöts ut som avgaser. Elektronerna drivs också ut för att hålla rymdfarkosten elektriskt neutral.
Naturligtvis beror den faktiska dragkraften som detta producerar på skräpets densitet, arten av pulvret det producerar, på storleken på de positiva jonerna, och så vidare. Allt detta är svårt att bedöma.
Och medan rymdfarkosten inte behöver bära drivmedel, kommer den att behöva en kraftkälla. Var detta kommer ifrån är inte klart. Lei och co säger att sol- och kärnkraft kommer att räcka men tar inte upp de allvarliga farhågor som alla kärnkraftsdrivna rymdfarkoster i jordens omloppsbana kommer att generera.
Ändå ger verket stof till eftertanke. Rymdskräp är ett problem som sannolikt ser ut att bli betydligt värre inom en snar framtid. Det är ett område där nya idéer desperat behövs innan nästa stora kollision fyller jordens banor med ännu mer skräp.
Ref: arxiv.org/abs/1511.07246 : Debris Engine: En potentiell thruster för borttagning av rymdskräp