V roce 1957 vypustil Sovětský svaz do vesmíru první umělou družici Země, čímž otevřel novou éru v historii lidstva - éru průzkumu vesmíru. Za posledních 50 let od té doby vyslal člověk do vesmíru obrovské množství satelitů, raket, vědeckých stanic. To vše vedlo k systematickému znečištění vnějšího prostoru kolem naší planety. Podle informací NASA se v červenci 2011 kolem Země „točilo“16 094 objektů umělého původu, včetně 3 396 fungujících a již neúspěšných satelitů, jakož i 12 698 pomocných bloků, vyčerpaných fází nosných raket a jejich trosek. Předložený dokument uvádí, že z hlediska počtu předmětů umělého původu na oběžné dráze Země je na prvním místě Rusko - 6075 objektů, z toho 4667 vesmírných odpadků, následují Spojené státy, Čína, Francie, Indie a Japonsko.
Velikost trosek, které se nacházejí na oběžné dráze Země, se velmi liší, od mikročástic až po velikost školního autobusu. Totéž lze říci o hmotnosti tohoto odpadu. Velké fragmenty mohou vážit až 6 tun, zatímco malé částice váží jen několik gramů. Všechny tyto objekty se pohybují v prostoru na různých oběžných drahách a různými rychlostmi: od 10 tisíc km / h do 25 tisíc km / h. Navíc v případě kolize takovýchto kusů vesmírného odpadu mezi sebou nebo s jakýmkoli satelitem pohybujícím se v opačných směrech může jejich rychlost dosáhnout 50 tisíc km / h.
Podle Alexandra Bagrova, hlavního výzkumného pracovníka Výzkumného ústavu astronomie Ruské akademie věd, dnes vzniká paradoxní situace. Čím více vozidel lidstvo vypouští do vesmíru, tím méně je vhodné pro použití. Kosmické lodi každý rok selhávají se záviděníhodnou pravidelností, což má za následek, že množství úlomků na oběžné dráze Země se každoročně zvyšuje o 4%. V současné době rotuje na oběžné dráze Země až 150 tisíc různých objektů o velikosti od 1 do 10 cm, zatímco částic, jejichž velikost je menší než 1 cm v průměru, jsou jednoduše miliony. Současně, pokud je na nízkých oběžných drahách do 400 km vesmírný odpad zpomalen horními vrstvami atmosféry planety a po určité době dopadne na Zemi, pak může být na geostacionárních drahách nekonečně dlouhou dobu čas.
Ke zvýšení vesmírného odpadu přispívají raketové posilovače, které slouží k vypouštění satelitů na oběžnou dráhu Země. V jejich nádržích zůstává asi 5-10% paliva, které je velmi těkavé a snadno se mění v páru, což často vede k docela silným výbuchům. Po několika letech ve vesmíru raketové stupně, které sloužily svému času, explodovaly na kusy a kolem sebe rozházely jakési „šrapnely“malých úlomků. Za posledních několik let bylo v kosmickém prostoru Země zaznamenáno asi 182 takových výbuchů. Takže pouze jeden výbuch stupně indické rakety způsobil vznik 300 velkých odpadků najednou a také nespočet menších, ale neméně nebezpečných vesmírných objektů. Dnes už má svět první oběti vesmírného odpadu.
Takže v červenci 1996 ve výšce asi 660 km. francouzská družice narazila do fragmentu 3. stupně francouzské nosné rakety Arian, který byl do vesmíru vypuštěn mnohem dříve. Relativní rychlost v okamžiku srážky byla asi 15 km / s nebo 50 tisíc km / h. Není třeba říkat, že francouzští experti, kterým unikl přístup jejich vlastního velkého předmětu, si po tomto příběhu dlouho kousali lokty. Tento incident se neproměnil v velký mezinárodní skandál, protože oba objekty srážející se ve vesmíru byly francouzského původu.
Proto problém s vesmírným odpadem dnes nepotřebuje další nadsázku. Jen je třeba mít na paměti fakt, že při současném tempu v blízké budoucnosti nebude značná část oběžné dráhy Země tím nejbezpečnějším místem pro kosmické lodě. Vědec Jonathan Missel, který je z Texaské zemědělské univerzity, si uvědomuje, že všechny stávající metody čištění vesmírného odpadu mají alespoň jednu ze dvou běžných chorob. Buď zahrnují plnění misí „Jeden kus vesmírného odpadu - jeden mrchožrout“(což je velmi drahé), nebo z nich vyplývá vytvoření technologií, jejichž vyladění bude trvat více než deset let. Mezitím počet obětí vesmírného odpadu jen roste.
Jonathan Missel si toho uvědomuje a navrhuje upgradovat koncept One Piece of Space Junk - One Scavenger na opakovaně použitelný. Vesmírný zametač TAMU se satelitem Sling-Sat, který on a jeho kolegové vyvinuli, je vybaven speciálními přizpůsobitelnými „pažemi“. Taková družice ji po svém přiblížení ke kosmickému odpadu zachytí speciálním manipulátorem. Sling-Sat se zároveň díky různým pohybovým vektorům začíná točit, ale díky nastavitelnému sklonu a délce „paží“je tento manévr zcela řízen, což umožňuje, otáčení jako fotbalového míče, smysluplně změnit svou vlastní trajektorii a poslat „závěsný satelit“směrem k dalším kusům vesmírného odpadu.
V okamžiku, kdy je satelit na trajektorii směrem k druhému vesmírnému objektu, během rotace jím uvolní první prvek vesmírného odpadu. Navíc se to stane pod takovým úhlem, že vzorek vesmírného odpadu zaručeně narazí do atmosféry naší planety a spálí v ní. Po dosažení druhého objektu vesmírného odpadu bude tento satelit opakovat provedenou operaci a bude to dělat pokaždé, přičemž bude přijímat dodatečný náboj kinetické energie z vesmírného odpadu a současně jej vysílá zpět na Zemi na planetu, která dala povznést se do toho.
Stojí za zmínku, že tento koncept poněkud připomíná metodu starověkých řeckých skokanů do dálky, kteří to udělali pomocí shazování činek (pro dodatečné zrychlení). Je pravda, že v tomto konkrétním případě budou muset být objekty vesmírného odpadu chyceny a hozeny za běhu, zda si s tím TAMU Space Sweeper poradí, je otevřená otázka.
Zametací stroj TAMU
Provedená počítačová simulace ukazuje, že navrhované schéma má vysokou teoretickou palivovou účinnost. A to je pochopitelné: v případě „praku satelitu“má být energie odebírána z kusů satelitů a raket již zrychlených na 1. kosmickou rychlost, a nikoli z paliva, které by muselo být dodáno do našich odpadků sběratel ze Země.
Koncept představený Missel má samozřejmě některá úzká místa. Stojí za zmínku, že žádný z kusů vesmírného odpadu, přirozeně, není vhodný pro manipulační past a hlavně pro velká zrychlení během intenzivní rotace. V případě, že je kus příliš velký a těžký, jeho energie při otáčení může stačit na zničení sebe i manipulátora. Současně je nepravděpodobné, že by vytvoření velkého počtu dalších místo jednoho předmětu vesmírného odpadu vedlo ke zlepšení situace ve vesmíru na nízkých oběžných drahách Země. Přitom je tento nápad samozřejmě považován za zajímavý a v případě adekvátní technické implementace účinný.
