Ruimte vrijmaken: de oplossing voor het einde van de levensduur

Kieran O’Brien – Senior Project Manager

Duurzaamheid in de ruimtevaart is een belangrijk thema geworden binnen de internationale ruimtevaartindustrie, en terecht.

Tot op heden hebben overheden en satellietoperators naar schatting 11.670 satellieten de ruimte in gelanceerd, waarvan vele in een lage baan om de aarde (LEO) zijn gebracht. Volgens de Europese Ruimtevaartorganisatie zijn slechts 4.300 van de resterende 7.200 satellieten in een baan om de aarde nog actief, waardoor er bijna 3.000 niet-manoeuvreerbare voertuigen door de ruimte razen. Actieve ruimtevaartuigen voeren regelmatig botsingsvermijdingsmanoeuvres (CAM's) uit om botsingen met andere actieve objecten en afgedankt ruimtepuin te voorkomen. Zelfs het Internationale Ruimtestation (ISS) is niet veilig. Ruimtepuin vormt een van de grootste risico's voor het station en dwingt tot wel vier of meer botsingsvermijdingsmanoeuvres per jaar af. De banen van afbrokkelende objecten kruisen vaak die van het ISS, terwijl ze in een spiraalbeweging afdalen naar de ondoordringbare atmosfeer en hun vurige graf. En nog recent, in mei, werd ontdekt dat een stuk ruimtepuin de Canadarm2 van het station had geraakt, waardoor een aanzienlijk gat ontstond.

De ruimteomgeving zal verder veranderen door de opkomst van grote satellietconstellaties. Deze grote netwerken zullen het aantal satellieten in een baan om de aarde doen toenemen; naar verwachting zullen er tegen 2030 tienduizenden nieuwe satellieten worden gelanceerd, wat zal leiden tot een steeds drukker wordende ruimte. Alleen al de enorme hoeveelheid zou alarmbellen moeten doen rinkelen bij satellietbeheerders, evenals bij alle gebruikers van ruimtevaartinfrastructuur, die in principe vrijwel iedereen in de ontwikkelde wereld omvat.

De ruimte is een beruchte, meedogenloze omgeving en satellietstoringen komen voor. Het grote aantal satellieten in een constellatie maakt storingen in een baan om de aarde een significant probleem voor de duurzaamheid van de ruimtevaart. Neem bijvoorbeeld een hypothetische constellatie van 1000 satellieten die op een hoge lage aardbaan opereren. Een uitvalpercentage van 5% zou resulteren in ongeveer 50 defecte ruimtevaartuigen die door dezelfde baan om de aarde razen als de overgebleven, nog functionerende satellieten. Naarmate er meer satellieten worden gelanceerd om de constellatie aan te vullen, zal het aantal defecte satellieten in een baan om de aarde alleen maar toenemen. Dit vormt duidelijk een aanzienlijke bedreiging voor alle objecten in dezelfde of vergelijkbare banen, inclusief de eigen constellatie van de operator. Het is één ding om honderden gecontroleerde voertuigen in gecoördineerde beweging door hun geplande banen te leiden, maar het is iets heel anders om daar 50 defecte satellieten aan toe te voegen, die elk met een baansnelheid van meer dan 27.000 km/u door de ruimte bewegen.

Dit brengt niet alleen de eigen satellietconstellatie van de operator en andere objecten in dezelfde baan in gevaar... het bedreigt de hele LEO-omgeving, aangezien elke botsing potentieel tienduizenden nieuwe brokstukken kan creëren. Na verloop van tijd zou dit kunnen leiden tot een "Kessler-syndroom", een soort onbeheersbaar effect waarbij een toenemend aantal objecten in een baan om de aarde leidt tot een groeiend aantal botsingen en dus een steeds grotere hoeveelheid ruimteafval.

Nu de exponentiële groei van satellietconstellaties al gaande is en naar verwachting zal doorzetten, wat kunnen we doen om tegelijkertijd te profiteren van revolutionaire breedbandnetwerken in een lage baan om de aarde en een duurzaam ruimtemilieu voor toekomstige generaties te garanderen?

Hier komt End-of-Life (EOL) Servicing om de hoek kijken. Met een beetje vooruitdenken en preventieve maatregelen kunnen constellatiebeheerders hun satellieten vóór de lancering voorbereiden met koppelingsplaten, waardoor compatibele onderhoudssatellieten aan het einde van hun levensduur kunnen koppelen en deze klanten kunnen afvoeren.

Stel je een complete vloot van hypermoderne robotonderhoudsvoertuigen voor, die klaarstaan om satellieten in de buurt te ontmoeten en ze aan het einde van hun levensduur actief uit hun baan te halen. Eenmaal klaar, zouden deze robotachtige ruimtereinigers terug kunnen keren naar hun parkeerbanen en geduldig wachten op een volgend telefoontje van een satelliet die hulp nodig heeft. Dit klinkt misschien als sciencefiction, maar dit is een van de vele visies die Astroscale al goed op weg is te realiseren. De recente lancering van deELSA-d(End-of-Life Services by Astroscale-demonstratie) en het revolutionaire multi-client serviceprogramma,ELSA-M,Dit zijn mijlpalen op weg naar de verwezenlijking van deze visie.

Dit ELSA-M-programma vertegenwoordigt de volgende grote stap van de wereldwijde ruimtevaartindustrie richting een commercieel onderhoudsprogramma dat in staat is om meerdere stukken ruimteafval in één missie te verwijderen. De huidige activiteiten omvatten de ontwikkeling van belangrijke technologieën voor het einde van de levensduur (EOL) in samenwerking met onze partners bij de UK Space Agency, de European Space Agency en OneWeb, in het kader van het ELSA-M-programma.onlangs een Sunrise-programma ondertekendDeze technologische ontwikkelingen maken de allereerste ontmoeting en koppeling mogelijk tussen een EOL-onderhoudsschip en een commercieel ruimtevaartuig, waarmee de weg wordt vrijgemaakt voor de start van onze commerciële EOL-service.

En dit is nog maar het begin. Door de technologieën te beheersen die nodig zijn voor rendezvous- en nabijheidsoperaties in een baan om de aarde, evenals robotgestuurde vangst van ongecontroleerde ruimteobjecten, zal deze technologie aan het einde van haar levensduur de ontwikkeling van nog geavanceerdere vormen van onderhoud in een baan om de aarde ondersteunen, waaronder bijtanken in een baan om de aarde, upgrades in een baan om de aarde en zelfs productie en/of assemblage in een baan om de aarde.

Maar voorlopig blijft de hoofddoelstelling eenvoudig, hoewel verre van gemakkelijk... terwijl Astroscale revolutionaire technologie voor het einde van de levensduur ontwikkelt, werken we samen aan het behoud van een schone, veilige en duurzame orbitale omgeving voor de voortdurende verkenning en het gebruik van de kosmos door de mensheid.