GMV przeprowadza eksperyment zbierania kosmicznych odpadów w warunkach zmniejszonej grawitacji

9 czerwca odbyła się 62. kampania lotów parabolicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Uczestniczyła w niej firma GMV, kierująca eksperymentem PATENDER (Net Parametric Characterization Parabolic Test), mającym na celu wyrzucenie sieci i przechwycenie satelitów w stanie obniżonej grawitacji, zbliżonym do warunków w przestrzeni kosmicznej.

PATENDER to doświadczenie finansowane przez ESA w ramach programu „Czysty Kosmos” (Clean Space). Ma ono na celu wspieranie rozwoju projektów, szukających rozwiązania dla problemu kosmicznych odpadów za pośrednictwem technologii, która umożliwi przechwytywanie bezużytecznych już satelitów, wciąż znajdujących się na orbicie okołoziemskiej.

Problem kosmicznych śmieci i jego możliwe rozwiązania

Przestrzeń kosmiczna staje się środowiskiem bardzo zaśmieconym, zwłaszcza w określonych rejonach. Obecnie wokół Ziemi zaczyna krążyć wyraźny obłok kosmicznych odpadów. Codziennie wiele tych obiektów ponownie wkracza w atmosferę, choć mało który ma wystarczający rozmiar, by nie spłonąć w całości i dotrzeć do powierzchni Ziemi. Zdołano jednak zarejestrować ponad 17000 obiektów większych od filiżanki kawy, które zagrażają katastrofalnym w skutkach zderzeniem z działającymi satelitami.

W ramach technologii przechwytywania kosmicznych odpadów GMV bada użycie sieci – to jedna z najbardziej obiecujących metod nie-sztywnego przechwytywania. Projekt ten opiera się na software’owym symulatorze, odtwarzającym dynamikę rozłożenia sieci i jej kontaktu z zamierzonym satelitą. Symulator ten sprawdził się w trakcie realnego eksperymentu podczas lotu parabolicznego, który sfilmowano kamerami o wysokiej prędkości, pozwalającymi na trójwymiarową rekonstrukcję trajektorii lotu sieci i każdego z jej węzłów.

GMV kieruje tym wielodziedzinowym zadaniem w ramach konsorcjum, stworzonego przez Politechnikę Mediolańską (odpowiedzialną za modele matematyczne sieci i jej trójwymiarową rekonstrukcję) oraz asturyjską Fundację PRODINTEC (odpowiedzialną za budowę układu pneumatyczno-elektrycznego, który umożliwia wyrzucenie sieci). Do obowiązków GMV należało stworzenie oprogramowania i koordynacja wszystkich faz projektu – od jego zatwierdzenia i rozpoczęcia, po doświadczalne potwierdzenie uzyskanych wyników.

Zachowanie się sieci w stanie nieważkości

Opracowywany przez rok układ przeniesiono na początku czerwca do siedziby firmy Novespace na lotnisku Bordeaux-Mérignac we Francji, aby przeprowadzić tam próby w warunkach zmniejszonej grawitacji podczas lotu parabolicznego na pokładzie Airbusa A-310. Prób wyrzucenia sieci dokonano z użyciem makiety należącego do ESA satelity obserwacyjnego Ziemi ENVISAT.

Badania polegały na odbyciu trzydziestu jeden lotów parabolicznych samolotem A-310 – podczas jednej paraboli uzyskuje się około 22 sekund nieważkości. Po pierwszej paraboli próbnej stwierdzono, że wszystkie elementy doświadczenia są odpowiednio przymocowane i przystąpiono do wyrzucania pierwszego i drugiego zestawu sieci, stopniowo zwiększając ciśnienie wyrzutu, aż do trafienia w makietę satelity. W trakcie całego lotu sukcesywnie wyrzucano sieci podczas każdej paraboli, uzyskując 15 udanych całkowitych rozłożeń i przechwyceń.

Po zakończeniu eksperymentu ESA wyraziła zadowolenie z otrzymanych wyników, zapewniając przy tym, że pomoże on w zwiększaniu dojrzałości technologicznej nie-sztywnego przechwytywania śmieci kosmicznych przy użyciu sieci.

Kolejnym krokiem będzie wykonanie na orbicie pełnej, reprezentatywnej próby użycia sieci kosmicznej na pokładzie pojazdu kosmicznego (zapewni to dłuższy czas w stanie nieważkości).