Плазмовий двигун Університету Тохоку дає надію на видалення космічного сміття

Дослідники з Університету Тохоку в Японії розробили інноваційну плазмову рушійну систему, призначену для боротьби зі зростаючою проблемою космічного сміття на низькій навколоземній орбіті (ННО). Ця технологія, представлена у вересні 2025 року, спрямована на безпечне виведення з орбіти небезпечних уламків, зменшуючи ризики зіткнень для діючих супутників та Міжнародної космічної станції (МКС).

Накопичення недіючих супутників, ракетних ступенів та дрібніших фрагментів на ННО становить значну загрозу. Ці об'єкти, що рухаються зі швидкістю понад 7 км/с, можуть завдати суттєвої шкоди при зіткненні. Синдром Кесслера описує сценарій, коли такі зіткнення генерують додаткове сміття, призводячи до самопідтримуючого каскаду ударів.

Доцент Кадзунорі Тахахаші з Вищої інженерної школи Університету Тохоку розробив «двонаправлений плазмовий викидний без електродів плазмовий двигун». Система викидає плазмові потоки у двох протилежних напрямках: один до цільового сміття, а інший у протилежному напрямку. Така конфігурація врівноважує реактивні сили, дозволяючи супутнику-видальнику зберігати свою позицію, одночасно застосовуючи сповільнюючу силу до сміття.

У лабораторних експериментах двигун продемонстрував здатність створювати сповільнюючу силу приблизно 25 міліньютонів (мН) при вхідній потужності 5 кіловат (кВт). Ця продуктивність близька до оцінених 30 мН, необхідних для виведення з орбіти 1-тонного уламка розміром 1 метр протягом 100 днів. На відміну від методів прямого контакту, таких як роботизовані маніпулятори або сітки, двонаправлений плазмовий двигун пропонує безконтактний метод видалення сміття, що зменшує ризик заплутування та дестабілізації.

Хоча технологія показала перспективність у контрольованих лабораторних умовах, подальші дослідження та розробки необхідні для вирішення таких проблем, як розширення плазми в космосі та масштабованість системи. Майбутні експерименти у великих космічних симуляційних камерах та орбітальні демонстрації будуть вирішальними кроками до операційного розгортання.

Розробка двонаправленого плазмового двигуна є значним досягненням у технологіях активного видалення сміття. Якщо його успішно впровадити, він може забезпечити масштабоване, безпечне та економічно ефективне рішення для пом'якшення зростаючої загрози космічного сміття. Система може працювати на аргоні, який є більш доступним і дешевшим за пропеленти, такі як ксенон, що робить великомасштабні місії з очищення орбіти більш здійсненними.

Проблема космічного сміття є нагальною, оскільки понад 36 000 об'єктів розміром понад 10 см та мільйони менших фрагментів циркулюють навколо Землі зі швидкостями, що перевищують 7 км/с. Ця технологія, розроблена під керівництвом доцента Кадзунорі Тахахаші, пропонує новий підхід до вирішення цієї проблеми, використовуючи плазмовий двигун для сповільнення уламків без фізичного контакту.