Исследователи из Университета Тохоку в Японии разработали инновационную плазменную двигательную систему, призванную решить растущую проблему космического мусора на низкой околоземной орбите (НОО). Эта передовая технология, представленная в сентябре 2025 года, нацелена на безопасное сведение с орбиты опасных обломков, снижая риски столкновений для действующих спутников и Международной космической станции (МКС).
Накопление вышедших из строя спутников, ступеней ракет и мелких фрагментов на НОО представляет собой серьезную угрозу для активных космических аппаратов. Эти объекты, движущиеся со скоростями, превышающими 7 км/с, могут нанести значительный ущерб при столкновении. Синдром Кесслера описывает сценарий, при котором такие столкновения порождают дополнительный мусор, запуская самоподдерживающийся каскад ударов, что делает орбиту непригодной для использования. По оценкам, на орбите Земли находится более 34 000 отслеживаемых объектов размером более 10 см, а также миллионы более мелких фрагментов, которые слишком малы для отслеживания, но все еще представляют опасность.
Доцент Университета Тохоку Кадзунори Такахаси разработал «двунаправленный плазменно-эжекционный электромагнитный плазменный двигатель». Эта система выбрасывает плазменные потоки в двух противоположных направлениях: один направлен на целевой мусор, а другой — в противоположную сторону. Такая конфигурация уравновешивает реактивные силы, позволяя спутнику-уборщику сохранять свою позицию, одновременно оказывая замедляющее воздействие на мусор. Это бесконтактный метод, который снижает риск запутывания и дестабилизации, в отличие от прямых контактных подходов, таких как роботизированные манипуляторы или сети, которые могут столкнуться с непредсказуемым вращением орбитальных обломков.
В лабораторных экспериментах двигатель продемонстрировал способность создавать замедляющее усилие около 25 миллиньютонов (мН) при входной мощности 5 киловатт (кВт). Эта производительность близка к расчетным 30 мН, необходимым для сведения с орбиты 1-тонного объекта размером 1 метр в течение 100 дней. Важным преимуществом является использование аргона в качестве рабочего тела, который является более дешевым и доступным по сравнению с традиционными пропеллентами, такими как ксенон, что делает крупномасштабные миссии по удалению мусора более осуществимыми и экономически эффективными. Внедрение специального магнитного поля, известного как «кусп», дополнительно повышает эффективность, удерживая плазму и направляя ее более точно, что приводит к увеличению передаваемого импульса.
Эта технология представляет собой значительный шаг вперед в борьбе с растущей проблемой космического мусора. Успешная реализация этого подхода может обеспечить масштабируемое, безопасное и экономически выгодное решение для поддержания чистоты околоземного пространства, что критически важно для будущих космических исследований и коммерческих миссий. Хотя технология продемонстрировала многообещающие результаты в контролируемых лабораторных условиях, для ее оперативного развертывания необходимы дальнейшие исследования и разработки. Предстоит решить такие задачи, как расширение плазмы в космосе, взаимодействие пучка с мусором и масштабируемость системы. Будущие эксперименты в крупномасштабных космических симуляционных камерах и, в конечном итоге, демонстрации на орбите станут решающими шагами на пути к практическому применению. Этот прорыв Университета Тохоку открывает новые перспективы для поддержания чистоты и безопасности околоземного пространства, что критически важно для будущих космических исследований и коммерческих миссий.