Svemirski otpad sve je veći problem u Zemljinoj orbiti, a jedno od mogućih rješenja zvuči jednostavno: uhvatiti ga mrežom. Novi rad predlaže napredniju verziju te ideje, fleksibilnu membranu koja bi mogla omotati komad otpada, zadržati ga i zatim se ponovno sklopiti za novu upotrebu.
Koncept su razvili istraživači povezani s Kineskom akademijom znanosti i Sveučilištem elektroničke znanosti i tehnologije Kine. Zasad je riječ o modeliranju, ne o spremnoj misiji, ali ideja cilja na jedan od najtežih problema orbitalnog prometa: kako ukloniti objekte koji nisu dizajnirani da ih netko kasnije uhvati.
Orbita se puni objektima koje nitko ne kontrolira
Stari sateliti, dijelovi raketa i krhotine sudara već desetljećima ostaju u orbiti. Svaki novi objekt povećava rizik za aktivne satelite, svemirske postaje i buduće misije. Dok se nebo puni satelitima, a države još nemaju dogovor kako upravljati orbitom, problem više nije samo politički. On je i vrlo praktičan.
Robotičke ruke mogu uhvatiti satelit ako postoji prikladno mjesto za hvatanje. Harpuni i kuke mogu raditi i na težim metama, ali nose rizik da objekt dodatno oštete i stvore još otpada. Laseri traže mnogo energije i precizno razumijevanje gibanja mete. Zato se sve više istražuju različita rješenja za uklanjanje otpada iz orbite, od pogonskih sustava do mehaničkog hvatanja.
Mreža je zato privlačna jer ne traži savršenu suradnju cilja. Ako se dovoljno dobro raširi i omota objekt, može uhvatiti i nepravilno rotirajući komad svemirskog otpada.
Mreža koja bi se mogla ponovno upotrijebiti
Klasična mreža ima jedan veliki problem: nakon što je jednom ispaljena i raširena, teško ju je kontrolirati i još teže ponovno koristiti. Novi prijedlog zato nije obična mreža, nego hibridni sustav mreže i tanke fleksibilne membrane.
Prema radu objavljenom u časopisu Space: Science & Technology, membrana bi imala više slojeva, uključujući elektroniku, baterijske slojeve i legure s pamćenjem oblika.
Takve legure mogu mijenjati oblik pod utjecajem topline ili električne struje, pa bi se membrana nakon hvatanja mogla ponovno saviti.
Zamišljen je scenarij u kojem se letjelica za uklanjanje svemirskog otpada približava meti i ispaljuje četiri mala projektila pričvršćena na kutove membrane. Oni je razapinju oko objekta, membrana se zatim omata oko otpada i ostaje dovoljno stabilna da ga letjelica može usmjeriti prema kontroliranom ulasku u atmosferu ili drugom sigurnom rješenju.
Simulacije pokazuju i zašto je problem težak
Istraživači su ponašanje membrane opisali modelom temeljenim na česticama, a ne klasičnom analizom konačnih elemenata. Takav pristup bolje prati kako se vrlo tanka površina savija, rasteže i smiče tijekom hvatanja otpada. U simulacijama se najboljim pokazao kut ispaljivanja od oko 30 stupnjeva.
No rad istodobno pokazuje koliko je takav sustav osjetljiv na uvjete hvatanja. Već mala promjena udaljenosti do mete snažno mijenja sile koje membrana mora izdržati. Na udaljenosti od dva metra opterećenje u modelu doseže 3.374 njutna, dok se na tri metra smanjuje približno za polovicu. Za materijal debeo samo oko 10 mikrometara to je ozbiljan inženjerski izazov.
Autori pritom upozoravaju da simulacije ne uključuju sve uvjete koji bi djelovali na sustav u orbiti, poput pritiska Sunčeva zračenja i otpora razrijeđene atmosfere u niskoj Zemljinoj orbiti. Zato ovu membranu ne treba shvatiti kao gotovu tehnologiju koja će uskoro čistiti prostor iznad nas. Zasad je riječ o pokazatelju da jedan mogući smjer razvoja vrijedi dalje testirati.
Ako čovječanstvo želi zadržati orbitu upotrebljivom, trebat će više od jedne tehnologije. Robotske ruke, magnetski sustavi, mali pogonski moduli i ovakve membrane možda će jednog dana raditi zajedno. Problem svemirskog otpada dovoljno je velik da se ni jednostavne ideje ne bi trebale odbaciti samo zato što na prvi pogled ne zvuče dovoljno složeno.