Targi naukowe Gizmodo: Statek kosmiczny, który poluje na kosmiczne śmieci

Astroscale został zwycięzcą targów naukowych Gizmodo Science Fair 2025 za opracowanie satelity, którego zadaniem będzie spotkanie się z kosmicznymi śmieciami, ich przechwycenie i skierowanie w stronę ognistego grobu w atmosferze Ziemi.

Pytanie

Czy przemysł kosmiczny może opracować nowe technologie, które pomogą uporać się z rosnącym problemem śmieci i stworzyć bardziej zrównoważone środowisko orbitalne?

Wyniki

18 lutego 2024 roku firma Astroscale wystrzeliła swoją misję ADRAS-J (Active Debris Removal by Astroscale-Japan) na pokładzie rakiety Electron firmy Rocket Lab. Celem misji było zademonstrowanie możliwości zbliżenia się do niedziałającego statku kosmicznego, obserwacji i scharakteryzowania go.

Celem misji był górny stopień japońskiej rakiety H-2A. Ten kawałek kosmicznego śmiecia krąży na orbicie od prawie 15 lat, mierząc około 11 metrów długości i ważąc 3 tony. „Na początku programu mieliśmy całą listę kandydatów” – powiedział Hisashi Inoue, główny inżynier w Astroscale Japan, w wywiadzie dla Gizmodo. „Wybraliśmy cel, który nie był najdalej położony, a także dysponowaliśmy obserwacjami naziemnymi i informacjami na temat celu oraz jego zachowania”.

Około trzech miesięcy po starcie misja ADRAS-J zbliżyła się na odległość prawie 15 metrów do niedziałającego członu rakiety. Dzięki bezprecedensowemu zbliżeniu, Astroscale stała się pierwszą firmą, która zbliżyła się do dużego kosmicznego śmiecia. Było to nie lada wyzwanie, wyjaśnił Inoue, ponieważ śmieci poruszają się w kosmosie z prędkością 7 kilometrów na sekundę, czyli szybciej niż pocisk.

W przeciwieństwie do innych misji rendez-vous, firma nie mogła komunikować się z niedziałającą częścią rakiety. „To śmieci, nie mówią nam, gdzie się znajdują ani jak się poruszają” – powiedział. „To komplikuje sprawę bardziej niż zwykła rozmowa z klientem współpracującym”.

Ponieważ cel misji nie jest wyposażony w GPS, sonda ADRAS-J musiała polegać na ograniczonych obserwacjach naziemnych, aby zlokalizować i spotkać się ze zużytym drugim stopniem. Pomimo trudności, satelita z powodzeniem zbliżył się do celu i wykonał przelot, aby wykonać zdjęcia i dane z górnego stopnia.

Misja ADRAS-J była misją demonstracyjną, torując drogę do kontynuacji, która będzie próbą rzeczywistego usunięcia szczątków. W ramach drugiej misji Astroscale, satelita spróbuje zrównać się z prędkością obrotu rakiety, która uległa wypadkowi, ustawić się w odpowiedniej pozycji i zadokować do niej. Po zadokowaniu satelita przechwyci rakietę ramieniem robota i obniży orbitę za pomocą silników, a następnie wypuści ją na trajektorię w kierunku atmosfery ziemskiej. Wycofany z eksploatacji pojazd spłonie w atmosferze ziemskiej, kończąc swój pobyt na orbicie.

Dlaczego to zrobili?

Miliony kosmicznych śmieci krążą obecnie po orbicie okołoziemskiej, z czego około 1,2 miliona ma średnicę większą niż 1 centymetr, jak wynika z najnowszego raportu Europejskiej Agencji Kosmicznej. To wystarczająco dużo, aby spowodować katastrofalne uszkodzenia innych statków kosmicznych w przypadku zderzenia z nimi.

„Jeśli pomyślimy o ziemskim przemyśle motoryzacyjnym, to po pierwszym użyciu samochodu przez osobę, wykonuje się mnóstwo różnych usług. Samochód jest ponownie wykorzystywany, odnawiany lub poddawany recyklingowi, a następnie trafia do użytku z drugiej ręki” – powiedział Inoue. „Ale w kosmosie używa się [statku kosmicznego] raz i wyrzuca, co nie sprzyja zrównoważonemu rozwojowi”.

Nobu Okada założył firmę Astroscale w 2013 roku, koncentrując się na usuwaniu śmieci orbitalnych i serwisowaniu satelitów na orbicie. Firma z siedzibą w Tokio dąży do zmniejszenia rosnącej ilości śmieci kosmicznych nie tylko poprzez fizyczne usuwanie niedziałających statków kosmicznych, ale także poprzez wydłużenie żywotności satelitów w kosmosie.

„Łącząc te wszystkie rzeczy, nie sądzę, żebyśmy my, jako Astroscale, mogli zmienić zrównoważony rozwój świata, ale mamy nadzieję, że to w pewien sposób ożywi niektóre misje serwisowe, a klienci poprą ten sposób myślenia” – powiedział Inoue. „Mamy nadzieję, że w przyszłości będzie to miało związek ze zrównoważonym wykorzystaniem kosmosu”.

Dlaczego są zwycięzcami

W czasach, gdy startupy działające w branży kosmicznej skupiają się na wystrzeliwaniu na orbitę większej liczby satelitów, statków kosmicznych i rakiet, aby czerpać zyski z komercyjnego wykorzystania przestrzeni kosmicznej, Astroscale jest jedną z niewielu firm promujących zrównoważone praktyki, które pozwolą innym firmom współistnieć w środowisku orbitalnym.

Firma dąży nie tylko do usuwania śmieci orbitalnych, ale także do umożliwienia inspekcji satelitów, ich relokacji, tankowania i innych usług przedłużających życie. Astroscale jest pionierem w zrównoważonym wykorzystaniu orbity okołoziemskiej, mając nadzieję, że inne firmy pójdą w jej ślady, a rządy na całym świecie ustalą wymogi dotyczące korzystania z przestrzeni kosmicznej.

Co dalej?

Start przyszłego satelity Astroscale planowany jest na rok 2027. Będzie on bazował na danych i wnioskach wyciągniętych z misji ADRAS-J i będzie można je wykorzystać w kolejnej misji.

ADRAS-J2 został zaprojektowany do aktywnego usunięcia niedziałającej japońskiej rakiety z orbity za pomocą autorskiej technologii ramienia robotycznego Astroscale, która pozwala na jej przechwycenie i obniżenie orbity. „Jesteśmy obecnie na etapie projektowania” – powiedział Inoue. „Docelowo zaczniemy gromadzić więcej sprzętu w laboratorium i go testować, a następnie w przyszłym roku rozpoczniemy budowę statku kosmicznego”.

Zespół

Kluczowymi członkami zespołu Astroscale są: Nobu Okada, założyciel i dyrektor generalny; Chris Blackerby, dyrektor operacyjny; Mike Lindsay, dyrektor ds. technologii; Nobuhiro Matsuyama, dyrektor finansowy; Melissa Pane, inżynier misji i systemów; Arielle Cohen, inżynier oprogramowania pokładowego; oraz Gene Fujii, główny inżynier.

Kliknij tutaj , aby zobaczyć wszystkich zwycięzców Gizmodo Science Fair 2025.