U niskoj Zemljinoj orbiti nalazi se više od 14 tisuća fragmenata svemirskog otpada koji predstavljaju prijetnju satelitima i budućim misijama. Kako bi se spriječio scenarij lančanih sudara poznat kao Kesslerov sindrom, istraživači sa Sveučilišta Tohoku razvili su novu vrstu plazma-pogona koji bi mogao ubrzati uklanjanje opasnih krhotina iz orbite.
Kako funkcionira plazma-pogon
Iako se svemir doima beskonačnim, Zemljina orbitalna okolina postaje sve zagušenija. Desetljeća lansiranja ostavila su za sobom tisuće odbačenih dijelova raketa, neaktivnih satelita i fragmenata nastalih sudarima. Ako bi se dogodila lančana reakcija sudara, poznata kao Kesslerov sindrom, svemirske misije i komunikacija mogle bi postati gotovo nemoguće.
Znanstvenici već dugo razvijaju metode za uklanjanje otpada, a one se dijele na dvije skupine, s izravnim i bez izravnog kontakta. U prvu skupinu spadaju doslovno svemirske hvataljke i mreže kojima se krhotine fizički zahvaćaju, dok druga skupina uključuje laserske ili ionske snopove koji djeluju na daljinu. Budući da se mnogi fragmenti nekontrolirano rotiraju, metode bez kontakta sve više privlače pažnju.
Tim Kazunorija Takahashija s Tohoku sveučilišta predložio je takozvani dvosmjerni plazma-pogon u kojem dva plazma snopa djeluju istodobno, stabilizirajući letjelicu i omogućujući usporavanje otpada bez opasnosti od zapetljavanja ili gubitka kontrole. Koncept je prvi put predstavljen 2018. u časopisu Scientific Reports, no tadašnja verzija nije imala dovoljno snage da utječe na veće satelite.
Kako bi prevladao taj problem, Takahashi se okrenuo principima iz istraživanja fuzijskih reaktora. Posebno ga je inspiriralo tzv. cusp magnetic field, vrsta magnetskog polja koje se u fuzijskim reaktorima koristi za zadržavanje plazme i sprječavanje njezina kontakta sa stijenkama komore. Primjenom sličnog koncepta u pogonu, moguće je usmjeriti i pojačati plazma-snopove, čime se povećava ukupna učinkovitost i snaga motora.
Rezultati testiranja i izazovi primjene
Istraživanja provedena u vakuumskim komorama, koje simuliraju uvjete u niskoj orbiti, pokazala su značajan napredak u odnosu na raniju verziju motora. Kada je pogon testiran pod višim razinama snage, ostvario je do tri puta veću silu usporavanja. Pri snazi od 5 kilovata generirao je potisak od 25 milinjutna, što je tek nešto manje od praga potrebnog za usporavanje satelita mase jedne tone u razdoblju od stotinu dana.
“Ovo postignuće predstavlja važan tehnološki iskorak prema razvoju pogonskog sustava koji bi mogao učinkovito i sigurno uklanjati svemirski otpad”, naglasio je Takahashi u priopćenju.
Ipak, sustav još nije spreman za primjenu u orbiti. Ključno je osmisliti načine na koje bi letjelica mogla održavati siguran razmak od krhotina kroz višemjesečno djelovanje, a pritom izbjeći rizik sudara. Dvosmjerni pogoni također troše više goriva, iako su plazma-motori općenito daleko učinkovitiji od kemijskih raketa. Uspješna primjena ovisit će i o troškovima lansiranja, jer svaka dodatna masa znatno poskupljuje misiju.
Problemu treba dodati i razmjere same prijetnje, više od 14 tisuća komada otpada službeno je registrirano, a stvarna brojka sitnih fragmenata vjerojatno je daleko veća. Svaki novi sudar stvara dodatne krhotine, čime se problem još više pogoršava.
Razvoj dvosmjernog plazma-pogona s magnetskim poljem novog tipa pokazuje da tehnologija napreduje u smjeru praktičnih rješenja. Još je mnogo tehničkih i financijskih prepreka, ali istraživanje potvrđuje da uklanjanje svemirskog otpada više nije teorijska rasprava, nego hitno pitanje sigurnosti budućih misija i održivosti svemirskih aktivnosti.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
