זבל בחלל הוא בעיה הולכת וגוברת. במשך עשרות שנים אנו שולחים לוויינים למסלול סביב כדור הארץ. חלקם ממתחררים ונשרפים באטמוספירה של כדור הארץ, או מתרסקים לפני השטח. אבל רוב הדברים שאנו שולחים למסלול הם עדיין שם למעלה.
זו הופכת לבעיה חריפה ככל שחולפות שנים ואנחנו משיקים יותר ויותר חומרה למסלול. מאז שהלוויין הראשון - ספוטניק 1 - שוגר למסלול בשנת 1957, למעלה מ 8000 לוויינים הוקמו במסלול. נכון לשנת 2018 כ- 4900 מוערכים עדיין במסלול. כ 3000 מהם אינם פעילים. הם זבל בחלל. הסיכון להתנגשות גדל והמדענים עובדים על פתרונות. הבעיה תתחבר עם הזמן, ככל שהתנגשויות בין חפצים יוצרים יותר חתיכות פסולת שיש לטפל בהן.
ישנן שתי סיווג של מערכות להסרת זבל שטח: שיטות מגע ושיטות ללא מגע. שיטות המגע כוללות זרועות רובוטיות, קלפים ורשתות. שיטות ללא מגע כוללות לייזרים וקורות יונים. עד כה הוכחו השיטות חסרות המגע אמינות יותר. צוות מאוניברסיטת טוהוקו בעיר סנדאי, יפן, ועמיתיהם באוניברסיטה האוסטרלית הלאומית, מפתחים שיטה ייחודית ללא מגע הנקראת שיטת ללא מגע רועה קרן יונים.
ישנן שתי בעיות עם כיוון קרני יון לעבר זבל החלל והכוונתו לכיוון כדור הארץ. כוח הכוח דוחף את הלוויין מהמצב. הבעיה הנוספת היא המסה של זבל החלל עצמו. דרוש כוח רב בכדי לכוון אותו בצורה לא מזיקה לכדור הארץ.
מדענים מתמקדים בלוויינים במסלול כדור הארץ הנמוך להתחיל. עצמים אלה נוטים להיות בטווח 1 עד 2 טון. על פי המחקר, חפצים בטווח המוני זה ייקח בערך 80 עד 150 יום למסלולם. פיתוח, בנייה ושיגור לוויין חזק מספיק כדי לעשות זאת, עם שני דוחפים נפרדים, הוא קשה ויקר.
"אם ניתן לבצע את הסרת הפסולת על ידי מערכת הנעה יחידה בעלת עוצמה גבוהה, היא תועיל לשימוש משמעותי לפעילות חלל עתידית." - פרופסור חבר קזונורי טקהאשי, אוניברסיטת טוהוקו, יפן.
הצוות היפני-אוסטרלי מפתח מערכת שמפתרת בעיות אלה בעזרת סידור קרני פלזמה דו כיווני ייחודי. שתי הקורות יכולות לפעול זו בזו, כאשר האחת שומרת על לוויין הרועים במצב והשנייה מכוונת את הזבל לכיוון כדור הארץ. מקור כוח יחיד מניע את שתי הקורות, והלוויין מכוון את הקורות כנדרש.
"אם ניתן לבצע את הסרת הפסולת על ידי מערכת הנעה יחידה בעלת עוצמה גבוהה, היא תועיל לשימוש משמעותי לפעילות חלל עתידית", אמר פרופסור חבר קזונורי טקהאשי מאוניברסיטת טוהוקו ביפן, המוביל מחקר בתחום הטכנולוגיה החדשה לפינוי שטח פסולת בשיתוף עם עמיתים מהאוניברסיטה הלאומית האוסטרלית.
בדיקות מעבדה הוכיחו בבירור כי גוזם פלזמה של הליקון יכול להסיר פסולת חלל באמצעות מערכת הנעה יחידה. ניסויי המעבדה, שדות מגנטיים וזריקות גז שולטים על פלומות הפלזמה ממגשם הפלזמה הבודד. בדיקות מעבדה מדדו את הכוח המופעל על זבל החלל המדומה. המערכת הפעילה את הכוח המדויק של הכוח הנגדי על הלוויין בכדי לשמור עליו במצב. המערכת פועלת בשלושה מצבים שונים: האצת לוויין, האטת לוויין והסרת פסולת.
"מותחן פלזמה הליקון הוא מערכת חסרת אלקטרודות, המאפשרת לו לבצע פעולות ארוכות המתבצעות ברמת הספק גבוהה." אומר טקהאשי, "תגלית זו שונה באופן משמעותי מהפתרונות הקיימים ותתרום תרומה משמעותית לפעילות אנושית בת קיימא עתידית בחלל."
- הודעה לעיתונות של אוניברסיטת טוהוקו: תרופת פלזמה: טכנולוגיה חדשה להסרת פסולת חלל
- נייר מחקר ב- Nature.com: הדגמה של טכנולוגיה חדשה להסרת פסולת בחלל תוך שימוש במריץ פלזמה דו כיווני
- כניסה בויקיפדיה: לוויין
