Ένας νέος κινητήρας πλάσματος υπόσχεται καθαρότερο Διάστημα

Το ζήτημα των διαστημικών σκουπιδιών αποτελεί σήμερα μία από τις πιο σοβαρές προκλήσεις για την ασφάλεια των τροχιών γύρω από τη Γη. Χιλιάδες κομμάτια από παλιά δορυφορικά εξαρτήματα, τμήματα πυραύλων και απομεινάρια εγκαταλελειμμένων αποστολών περιφέρονται σε τροχιά με ταχύτητες που ξεπερνούν εκείνες μιας σφαίρας. Αυτά τα θραύσματα δεν είναι απλώς κατάλοιπα του παρελθόντος: αποτελούν ενεργό απειλή για δορυφόρους επικοινωνίας, συστήματα πλοήγησης, αλλά και για τον ίδιο τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Μέχρι σήμερα, οι προτάσεις για την απομάκρυνσή τους βασίζονταν σε μηχανισμούς όπως ρομποτικοί βραχίονες, δίχτυα ή καλώδια. Ωστόσο, όλες αυτές οι λύσεις απαιτούν άμεση επαφή με αντικείμενα που κινούνται ανεξέλεγκτα και με τρομακτικές ταχύτητες. Το αποτέλεσμα είναι ότι κάθε προσπάθεια καθαρισμού συνοδεύεται από υψηλό κίνδυνο σύγκρουσης, γεγονός που συχνά ακυρώνει την αποτελεσματικότητα της ίδιας της μεθόδου.

Σε αυτό το αδιέξοδο, έρχεται να δώσει νέα προοπτική η ερευνητική ομάδα του Kazunori Takahashi από το Tohoku University. Ο Ιάπωνας μηχανικός παρουσίασε έναν καινοτόμο κινητήρα πλάσματος, τον οποίο αποκαλεί «αμφίδρομο προωθητήρας πλάσματος χωρίς ηλεκτρόδια τύπου εκτόξευσης πλάσματος». Με πιο απλά λόγια, πρόκειται για έναν προωθητήρα χωρίς ηλεκτρόδια, που εκτοξεύει πλάσμα και προς τις δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα.

Η βασική ιδέα του σχεδίου θυμίζει έναν «καθαριστή» δορυφόρο, ο οποίος στοχεύει με ρεύμα πλάσματος τα διαστημικά σκουπίδια. Η εκτόξευση του πλάσματος επιβραδύνει το αντικείμενο και σταδιακά το ωθεί προς την ατμόσφαιρα, όπου τελικά καίγεται κατά την είσοδό του. Ωστόσο, τα προηγούμενα σχέδια αυτού του τύπου αντιμετώπιζαν ένα σοβαρό πρόβλημα: η ώθηση του πλάσματος δημιουργούσε αντίθετη δύναμη επάνω στον ίδιο τον δορυφόρο, με αποτέλεσμα να χάνει την τροχιά του.

Η λύση του Takahashi ήταν απλή στην ιδέα αλλά δύσκολη στην υλοποίηση. Ο νέος κινητήρας εκτοξεύει δύο ρεύματα πλάσματος ταυτόχρονα, ένα προς το αντικείμενο-στόχο και ένα στην αντίθετη κατεύθυνση. Με τον τρόπο αυτόν εξουδετερώνεται η αντίδραση και το όχημα παραμένει σταθερό, χωρίς να εκτρέπεται από την πορεία του. Πειράματα σε συνθήκες κενού απέδειξαν όχι μόνο ότι η μέθοδος είναι σταθερή, αλλά και ότι, χάρη στη χρήση ενός ειδικού μαγνητικού πεδίου σε σχήμα ακίδας (cusp magnetic field), η απόδοση αυξήθηκε θεαματικά. Η δύναμη επιβράδυνσης που ασκείται στο διαστημικό σκουπίδι τριπλασιάστηκε σε σχέση με προηγούμενες δοκιμές.

Ένα ακόμα πλεονέκτημα του νέου κινητήρα είναι το καύσιμο που χρησιμοποιεί. Αντί για σπάνια και ακριβά προωθητικά, το σύστημα λειτουργεί με αργό, ένα αέριο άφθονο και φθηνό. Αυτή η επιλογή όχι μόνο μειώνει το κόστος και καθιστά την τεχνολογία πιο βιώσιμη, αλλά προσφέρει και τη δυνατότητα ευρείας εφαρμογής σε μελλοντικές αποστολές καθαρισμού της τροχιάς.

Οι αριθμοί δείχνουν το μέγεθος του προβλήματος. Σήμερα, μόνο τα μεγάλα θραύσματα σε χαμηλή τροχιά υπολογίζονται σε τουλάχιστον 14.000, ενώ αν συμπεριληφθούν και τα μικρότερα, ο αριθμός εκτοξεύεται σε εκατοντάδες χιλιάδες. Κάθε ένα από αυτά κινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη από εκείνη μιας σφαίρας, καθιστώντας μια πιθανή πρόσκρουση καταστροφική. Μια απλή σύγκρουση μπορεί να διαλύσει έναν λειτουργικό δορυφόρο και να δημιουργήσει ακόμη περισσότερα συντρίμμια, σε ένα φαινόμενο ντόμινο που είναι γνωστό ως σύνδρομο Kessler.

Ο κινητήρας του Takahashi δεν είναι απλώς μια ενδιαφέρουσα τεχνολογική πρόταση. Αν καταφέρει να αποδειχθεί αξιόπιστος σε πραγματικές συνθήκες, θα μπορούσε να αποτελέσει καθοριστικό εργαλείο για την αντιμετώπιση ενός προβλήματος που απειλεί να μετατρέψει τις τροχιές γύρω από τη Γη σε απροσπέλαστο «νεκροταφείο» μετάλλων. Η χρήση οικονομικών καυσίμων, η σταθερότητα λειτουργίας και η αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα καθιστούν την εφεύρεση ένα πολλά υποσχόμενο βήμα προς το μέλλον της διαστημικής καθαριότητας.

Αν το Διάστημα πρόκειται να παραμείνει ένας βιώσιμος χώρος για επιστημονικές έρευνες, εμπορικές δραστηριότητες και διεθνή συνεργασία, τότε λύσεις σαν αυτήν του Tohoku University θα παίξουν καθοριστικό ρόλο.

[via]