Tohoku Universiteit's Plasma Stuwkracht Systeem Biedt Hoop voor Verwijdering Ruimtepuin

Onderzoekers van de Tohoku Universiteit in Japan hebben een revolutionair plasma-stuwkracht systeem ontwikkeld dat een oplossing kan bieden voor het groeiende probleem van ruimtepuin in een lage baan om de aarde (LEO). Dit innovatieve systeem, gepresenteerd in september 2025, is ontworpen om gevaarlijk ruimtepuin veilig te de-orbiten, waardoor de kans op botsingen met operationele satellieten en het Internationale Ruimtestation (ISS) aanzienlijk wordt verminderd.

De ophoping van defecte satellieten, rakettrappen en kleinere fragmenten in LEO vormt een ernstige bedreiging voor actieve ruimtevaartuigen. Deze objecten bewegen met snelheden van meer dan 7 km/s, wat betekent dat zelfs een klein stukje puin catastrofale schade kan veroorzaken bij een botsing. Het Kessler-syndroom beschrijft een scenario waarin dergelijke botsingen een kettingreactie van nieuwe puin genereren, wat kan leiden tot een onbruikbare baan om de aarde. Begin 2024 waren er naar schatting meer dan 14.000 satellieten en ongeveer 120 miljoen puinfragmenten in LEO, een situatie die verergert door de uitbreiding van satellietconstellaties zoals Starlink.

Kazunori Takahashi, universitair hoofddocent aan de Graduate School of Engineering van de Tohoku Universiteit, heeft een 'bidirectionele plasma-ejectie-type elektrodeloze plasma-stuwkracht' ontwikkeld. Dit systeem ejecteert plasma in twee tegengestelde richtingen: één gericht op het doelwitpuin en de andere in de tegenovergestelde richting. Deze configuratie balanceert de reactiekrachten, waardoor de verwijderingssatelliet zijn positie kan behouden terwijl het een vertragende kracht uitoefent op het puin. In laboratoriumexperimenten heeft het systeem een vertragende kracht van ongeveer 25 milli-Newtons (mN) getoond bij een ingangsvermogen van 5 kilowatt (kW). Dit komt dicht in de buurt van de geschatte 30 mN die nodig is om een stuk puin van 1 ton en 1 meter klasse binnen 100 dagen te de-orbiten.

Het systeem maakt gebruik van argon als drijfgas, wat kosteneffectiever is dan het traditioneel gebruikte xenon. In tegenstelling tot methoden met direct contact, zoals robotarmen of netten, biedt de bidirectionele plasma-stuwkracht een contactloze methode voor puinverwijdering. Dit vermindert het risico op verstrikt raken en destabilisatie, aangezien baanpuin vaak onvoorspelbaar tuimelt. De Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) werkt ook aan actieve puinverwijderingsmissies, zoals de ClearSpace-1 missie, die gericht is op het verwijderen van een satelliet uit zijn baan.

Hoewel de technologie veelbelovende resultaten heeft laten zien in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden, is verder onderzoek en ontwikkeling nodig om uitdagingen aan te pakken zoals plasmauitbreiding in de ruimte, de interactie tussen de straal en het puin, en de schaalbaarheid van het systeem. Toekomstige experimenten in grote ruimte-simulatiekamers en orbitale demonstraties zullen cruciale stappen zijn naar operationele inzet. De ontwikkeling van de bidirectionele plasma-stuwkracht vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in actieve puinverwijderingstechnologieën. Indien succesvol geïmplementeerd, kan het een schaalbare, veilige en kosteneffectieve oplossing bieden om de groeiende dreiging van ruimtepuin te mitigeren en zo de duurzaamheid van menselijke activiteiten in de ruimte te waarborgen.