Naukowcy z Uniwersytetu Tohoku w Japonii opracowali innowacyjny system napędu plazmowego, który ma potencjał zrewolucjonizować sposób usuwania kosmicznych śmieci z niskiej orbity okołoziemskiej (LEO). Technologia ta, zaprezentowana we wrześniu 2025 roku, ma na celu bezpieczne deorbitowanie niebezpiecznych obiektów, minimalizując ryzyko kolizji dla aktywnych satelitów i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).
Rosnące nagromadzenie wycofanych z eksploatacji satelitów, stopni rakiet i fragmentów na LEO stanowi poważne zagrożenie. Obiekty te, poruszające się z prędkościami przekraczającymi 7 km/s, mogą spowodować znaczące uszkodzenia w przypadku kolizji. Zjawisko to, znane jako syndrom Kesslera, opisuje scenariusz, w którym kolizje generują kolejne odłamki, prowadząc do kaskady zderzeń, która może uczynić pewne obszary orbity niezdatnymi do użytku. Szacuje się, że na orbicie znajduje się ponad 36 000 obiektów większych niż 10 cm, a także miliony mniejszych fragmentów.
Profesor nadzwyczajny Kazunori Takahashi z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Tohoku opracował "dwukierunkowy, bezkadłubowy silnik plazmowy typu wyrzutowego". System ten wyrzuca strumienie plazmy w dwóch przeciwnych kierunkach: jeden w kierunku docelowych śmieci, a drugi w przeciwnym kierunku. Taka konfiguracja równoważy siły reakcji, umożliwiając satelicie usuwającemu śmieci utrzymanie pozycji, jednocześnie przykładając siłę hamującą do kosmicznych odpadów.
W eksperymentach laboratoryjnych silnik wykazał zdolność do generowania siły hamującej wynoszącej około 25 mili-niutonów (mN) przy mocy wejściowej 5 kilowatów (kW). Jest to zbliżone do szacowanego zapotrzebowania 30 mN do deorbitacji 1-tonowego obiektu o średnicy 1 metra w ciągu 100 dni. W przeciwieństwie do metod bezpośredniego kontaktu, takich jak ramiona robotyczne czy sieci, dwukierunkowy silnik plazmowy oferuje bezkontaktowe podejście do usuwania śmieci, minimalizując ryzyko zaplątania i destabilizacji.
Wykorzystanie argonu jako paliwa czyni system bardziej opłacalnym. Chociaż technologia ta wykazała obiecujące wyniki w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, dalsze badania i rozwój są niezbędne do pokonania wyzwań, takich jak rozszerzanie się plazmy w przestrzeni kosmicznej i interakcja wiązki z obiektem docelowym. Przyszłe eksperymenty w dużych komorach symulacyjnych oraz demonstracje orbitalne będą kluczowymi krokami w kierunku wdrożenia operacyjnego.
Rozwój dwukierunkowego silnika plazmowego stanowi znaczący postęp w technologiach aktywnego usuwania śmieci. Jeśli zostanie pomyślnie wdrożony, może zapewnić skalowalne, bezpieczne i opłacalne rozwiązanie problemu rosnącego zagrożenia ze strony kosmicznych śmieci, zapewniając zrównoważony rozwój działalności człowieka w przestrzeni kosmicznej.