V roku 1957 Sovietsky zväz vypustil do vesmíru prvý umelý satelit Zeme, čím otvoril novú éru v histórii ľudstva - éru prieskumu vesmíru. Za posledných 50 rokov odvtedy človek poslal do vesmíru obrovské množstvo satelitov, rakiet, vedeckých staníc. To všetko viedlo k systematickému znečisteniu vonkajšieho priestoru okolo našej planéty. Podľa informácií NASA sa v júli 2011 okolo Zeme otáčalo 16 094 predmetov umelého pôvodu, vrátane 3 396 fungujúcich a už neúspešných satelitov, ako aj 12 698 pomocných blokov, vyčerpaných fáz nosných rakiet a ich trosiek. Predkladaný dokument uvádza, že z hľadiska počtu predmetov umelého pôvodu na obežnej dráhe Zeme je na prvom mieste Rusko - 6075 predmetov, z toho 4667 vesmírnych odpadkov, za ktorými nasledujú Spojené štáty, Čína, Francúzsko, India a Japonsko..
Veľkosť trosiek, ktoré sa nachádzajú na obežnej dráhe Zeme, sa veľmi líši, od mikročastíc po veľkosť školského autobusu. To isté sa dá povedať o hmotnosti tohto odpadu. Veľké fragmenty môžu vážiť až 6 ton, zatiaľ čo malé častice vážia iba niekoľko gramov. Všetky tieto objekty sa pohybujú v priestore na rôznych dráhach a rôznymi rýchlosťami: od 10 000 km / h do 25 000 km / h. Navyše, v prípade kolízie takýchto kúskov vesmírneho odpadu medzi sebou alebo s akýmkoľvek satelitom pohybujúcim sa v opačných smeroch môže ich rýchlosť dosiahnuť 50 000 km / h.
Podľa Alexandra Bagrova, vedúceho výskumného pracovníka Výskumného ústavu astronómie Ruskej akadémie vied, dnes vzniká paradoxná situácia. Čím viac vozidiel ľudstvo vypúšťa do vesmíru, tým menej sa stáva vhodným na použitie. Kozmické lode každý rok so závideniahodnou pravidelnosťou zlyhávajú, výsledkom čoho je, že množstvo úlomkov na obežnej dráhe Zeme sa každoročne zvyšuje o 4%. V súčasnosti sa na obežnej dráhe Zeme otáča až 150 tisíc rôznych predmetov s veľkosťou od 1 do 10 cm, zatiaľ čo častice, ktorých priemer je menší ako 1 cm, sú jednoducho milióny. Súčasne, ak je na nízkych obežných dráhach do 400 km vesmírny odpad spomalený hornými vrstvami atmosféry planéty a po určitom čase dopadne na Zem, potom môže byť na geostacionárnych dráhach nekonečne dlhé množstvo čas.
K nárastu vesmírneho odpadu prispievajú raketové posilňovače, ktoré slúžia na vynášanie satelitov na obežnú dráhu Zeme. V ich nádržiach zostáva asi 5-10% paliva, ktoré je veľmi prchavé a ľahko sa zmení na paru, čo často vedie k dosť silným výbuchom. Po niekoľkých rokoch strávených vo vesmíre raketové stupne, ktoré slúžili svojmu času, explodujú na kúsky a rozhadzujú okolo seba akési „šrapnely“malých úlomkov. Za posledných niekoľko rokov bolo v blízkosti Zeme zaznamenaných asi 182 takýchto výbuchov. Takže iba jeden výbuch stupňa indickej rakety spôsobil vznik 300 veľkých odpadkov naraz, ako aj nespočetné množstvo menších, ale nemenej nebezpečných vesmírnych predmetov. Dnes už má svet prvé obete vesmírneho odpadu.
Takže v júli 1996 vo výške asi 660 km. francúzska družica narazila do fragmentu 3. stupňa francúzskej nosnej rakety Arian, ktorý bol do vesmíru vypustený oveľa skôr. Relatívna rýchlosť v okamihu zrážky bola asi 15 km / s alebo 50 000 km / h. Asi netreba pripomínať, že francúzski experti, ktorým unikol prístup vlastného veľkého predmetu, si po tomto príbehu dlho hrýzli lakte. Tento incident neprerástol do veľkého medzinárodného škandálu, pretože oba objekty zrážajúce sa vo vesmíre boli francúzskeho pôvodu.
Preto problém s vesmírnym odpadom dnes nepotrebuje ďalšie preháňanie. Len treba mať na pamäti fakt, že pri súčasnom tempe, v blízkej budúcnosti, nebude značná časť obežnej dráhy Zeme najbezpečnejším miestom pre vesmírne lode. Vedec Jonathan Missel, ktorý je z Texaskej poľnohospodárskej univerzity, si uvedomuje, že všetky existujúce metódy čistenia vesmírneho odpadu majú najmenej jednu z dvoch bežných chorôb. Buď zahŕňajú plnenie misií „Jeden kus vesmírneho odpadu - jeden zachytávač“(čo je veľmi drahé), alebo znamenajú vytvorenie technológií, ktorých doladenie bude trvať viac ako desať rokov. Medzitým počet obetí vesmírneho odpadu len rastie.
Jonathan Missel, ktorý si to uvedomuje, navrhuje aktualizovať koncept One Piece of Space Junk - One Scavenger na opakovane použiteľný. Vesmírny zametač TAMU so satelitom Sling-Sat, ktorý spolu s kolegami vyvinul, je vybavený špeciálnymi prispôsobiteľnými „ramenami“. Takýto satelit ho po priblížení k vesmírnym odpadkom zachytí špeciálnym manipulátorom. V dôsledku rôznych vektorov pohybu sa Sling-Sat súčasne začína otáčať, ale vďaka nastaviteľnému sklonu a dĺžke „ramien“je tento manéver úplne ovládaný, čo umožňuje zmysluplné otáčanie ako futbalová lopta zmení svoju vlastnú trajektóriu a pošle „závesný satelit“smerom k ďalším kusom vesmírneho odpadu.
V okamihu, keď je satelit na trajektórii smerom k druhému vesmírnemu objektu, pri rotácii ním uvoľní prvý prvok vesmírneho odpadu. Navyše sa to stane v takom uhle, že vzorka vesmírneho odpadu zaručene narazí do atmosféry našej planéty a zhorí v nej. Po dosiahnutí druhého predmetu vesmírneho odpadu tento satelit zopakuje vykonanú operáciu a vykoná ju zakaždým, pričom dostane dodatočný náboj kinetickej energie z vesmírneho odpadu a súčasne ho pošle späť na Zem na planétu, ktorá dala zdvihnúť sa do toho.
Stojí za zmienku, že tento koncept trochu pripomína metódu starovekých gréckych skokanov do diaľky, ktorí to urobili s odhodením činiek (kvôli ďalšiemu zrýchleniu). Je pravda, že v tomto konkrétnom prípade budú musieť byť objekty vesmírneho odpadu zachytené a odhodené za behu, či sa s tým TAMU Space Sweeper vyrovná, je otvorená otázka.
Vesmírny zametač TAMU
Vykonaná počítačová simulácia ukazuje, že navrhovaná schéma má vysokú teoretickú palivovú účinnosť. A je to pochopiteľné: v prípade „závesného satelitu“sa má energia odoberať z kúskov satelitov a rakiet už zrýchlených na 1. kozmickú rýchlosť, a nie z paliva, ktoré by bolo treba dodať do našich smetí zberateľ zo Zeme.
Koncept, ktorý predstavila Missel, má samozrejme niekoľko prekážok. Stojí za zmienku, že žiadny z kúskov vesmírneho odpadu nie je, prirodzene, vhodný do pasce manipulátora, a čo je najdôležitejšie, na vysoké zrýchlenia počas intenzívnej rotácie. V prípade, že je kus príliš veľký a ťažký, jeho energia počas otáčania môže stačiť na zničenie jeho samého, ako aj manipulátora. Súčasne je nepravdepodobné, že by vytvorenie veľkého počtu ďalších namiesto jedného objektu vesmírneho odpadu viedlo k zlepšeniu situácie vo vesmíre na nízkych obežných dráhach Zeme. Zároveň je táto myšlienka samozrejme považovaná za zaujímavú a v prípade adekvátnej technickej implementácie aj efektívnu.
