I ricercatori della Tohoku University in Giappone hanno presentato un innovativo sistema di propulsione al plasma, progettato per affrontare il crescente problema dei detriti spaziali in orbita terrestre bassa (LEO). Questa tecnologia mira a deorbitare in modo sicuro i detriti pericolosi, riducendo i rischi di collisione per i satelliti operativi e la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
L'accumulo di satelliti dismessi, stadi di razzi e frammenti più piccoli in LEO rappresenta una minaccia significativa. Questi oggetti, viaggiando a velocità superiori a 7 km/s, possono causare danni considerevoli in caso di impatto. La sindrome di Kessler descrive uno scenario in cui tali collisioni generano detriti aggiuntivi, portando a una cascata auto-perpetuante di impatti.
Kazunori Takahashi, professore associato presso la Graduate School of Engineering della Tohoku University, ha sviluppato un "propulsore al plasma elettrodeless a espulsione di plasma bidirezionale". Questo sistema espelle plasma in due direzioni opposte: una verso il detrito bersaglio e l'altra in direzione opposta. Questa configurazione bilancia le forze di reazione, consentendo al satellite di rimozione di mantenere la sua posizione mentre applica una forza decelerante al detrito.
Nei suoi esperimenti di laboratorio, il propulsore ha dimostrato la capacità di esercitare una forza decelerante di circa 25 milli-Newton (mN) con una potenza in ingresso di 5 kilowatt (kW). Questa prestazione è vicina ai 30 mN stimati necessari per deorbitare un pezzo di detrito di 1 tonnellata e 1 metro di diametro entro 100 giorni. A differenza degli approcci a contatto diretto, come bracci robotici o reti, il propulsore al plasma bidirezionale offre un metodo senza contatto per la rimozione dei detriti, riducendo il rischio di aggrovigliamento e destabilizzazione.
La ricerca di Takahashi ha anche evidenziato la compatibilità del suo sistema con l'argon come propellente, un'alternativa più economica e abbondante allo xeno, comunemente utilizzato nei sistemi di propulsione spaziale. Questo aspetto rende le missioni di pulizia dei detriti su larga scala più fattibili e convenienti.
Sebbene la tecnologia abbia mostrato promesse in ambienti di laboratorio controllati, sono necessarie ulteriori ricerche e sviluppi per affrontare sfide come l'espansione del plasma nello spazio, l'interazione fascio-detrito e la scalabilità del sistema. Futuri esperimenti in grandi camere di simulazione spaziale e dimostrazioni orbitali saranno passi cruciali verso l'implementazione operativa.
Lo sviluppo del propulsore al plasma bidirezionale rappresenta un significativo progresso nelle tecnologie attive di rimozione dei detriti. Se implementato con successo, potrebbe fornire una soluzione scalabile, sicura ed economica per mitigare la crescente minaccia dei detriti spaziali, garantendo la sostenibilità delle attività umane nello spazio.
La comunità scientifica sta attivamente esplorando diverse strategie per affrontare il problema dei detriti spaziali. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA), ad esempio, sta promuovendo un approccio "Zero Debris" con l'obiettivo di ridurre al minimo la produzione di detriti entro il 2030. Aziende come Astroscale e ClearSpace stanno sviluppando tecnologie robotiche, reti e arpioni per catturare e deorbitare i detriti.