Un concept pour l'élimination des débris spatiaux par éjection de quantité de mouvement bidirectionnelle à partir d'un satellite. Crédit :Kazunori Takahashi.
La Terre est actuellement entourée de débris lancés dans l'espace depuis plusieurs décennies. Ces débris spatiaux peuvent entrer en collision avec des satellites, causant des dommages et créant plus de débris. Pour préserver un environnement spatial sécurisé, l'élimination active ou la désorbite des débris spatiaux est un défi technologique émergent. Si aucune mesure corrective n'est prise dans un proche avenir, il sera difficile de soutenir les activités spatiales habitées.
Pour surmonter ce problème, plusieurs méthodes pour l'élimination et la désorbite des débris ont été proposées jusqu'à présent. Celles-ci sont classées comme des méthodes de contact (par exemple, Bras robotique, filet d'attache, attache électrodynamique) ou des méthodes sans contact (par exemple, laser, berger à faisceau d'ions), les méthodes sans contact s'avérant plus sûres.
La méthode sans contact du berger du faisceau d'ions utilise un faisceau de plasma éjecté du satellite pour conférer une force aux débris, le décélérant ainsi pour qu'il tombe à une altitude inférieure, rentrant dans l'atmosphère terrestre et se consumant naturellement. Cependant, l'éjection du faisceau de plasma vers les débris accélère le satellite en sens inverse, ce qui rend difficile le maintien d'une distance constante entre les débris et le satellite.
Pour éliminer efficacement et en toute sécurité les débris, deux systèmes de propulsion doivent être montés sur le satellite pour éjecter des faisceaux de plasma bidirectionnels (Figure 1). Cela interfère avec l'intégration d'un système satellite nécessitant la réduction du poids et de la taille d'un satellite.
Schéma d'un propulseur plasma RF à tuyère magnétique (propulseur plasma hélicoïdal) ayant deux sorties open source et photographies des trois modes de fonctionnement dans le test en laboratoire. Crédit :Kazunori Takahashi.
« Si l'enlèvement des débris peut être effectué par un seul système de propulsion à haute puissance, il sera d'une grande utilité pour l'activité spatiale future, " a déclaré le professeur agrégé Kazunori Takahashi de l'Université de Tohoku au Japon, qui dirige des recherches sur les nouvelles technologies pour éliminer les débris spatiaux en collaboration avec des collègues de l'Australian National University.
Le groupe de recherche japonais et australien a démontré qu'un propulseur à plasma hélicon peut permettre l'opération d'élimination des débris spatiaux à l'aide d'un seul système de propulsion (Figure 2). Dans l'expérience de laboratoire, l'éjection bidirectionnelle des panaches de plasma du propulseur à plasma unique a été contrôlée avec précision avec un champ magnétique et une injection de gaz ; puis la force de décélération communiquée à un objet simulant des débris a été mesurée tout en maintenant la force nette nulle au propulseur (et au satellite). Le système, ayant le propulseur à plasma unique, peut être opérationnel selon trois modes de fonctionnement :accélération du satellite; décélération du satellite; et l'élimination des débris.
"Le propulseur à plasma hélicon est un système sans électrode, ce qui lui permet d'entreprendre de longues opérations exécutées à un niveau de puissance élevé." dit Takahashi, "Cette découverte est considérablement différente des solutions existantes et apportera une contribution substantielle à une future activité humaine durable dans l'espace."
