Dopo quasi 70 anni di volo spaziale, i detriti spaziali sono diventati un problema piuttosto serio. questa spazzatura, che fluttua nell'orbita terrestre bassa (LEO), consiste dei primi stadi del razzo esauriti e dei satelliti non funzionanti e rappresenta una grave minaccia per le missioni a lungo termine come la Stazione Spaziale Internazionale e i futuri lanci spaziali. E secondo i numeri diffusi dallo Space Debris Office presso l'European Space Operations Centre (ESOC), il problema sta solo peggiorando.

Inoltre, le agenzie spaziali e le compagnie aerospaziali private sperano di lanciare molto di più in termini di satelliti e habitat spaziali nei prossimi anni. Come tale, La NASA ha iniziato a sperimentare una nuova idea rivoluzionaria per rimuovere i detriti spaziali. È conosciuta come la navicella spaziale RemoveDebris, recentemente schierato dalla ISS per condurre una serie di dimostrazioni tecnologiche di rimozione attiva dei detriti (ADR).

Questo satellite è stato assemblato da Surrey Satellite Technology Ltd. e dal Surrey Space Center (presso l'Università del Surrey nel Regno Unito) e contiene esperimenti forniti da più compagnie aerospaziali europee. Misura circa 1 metro (3 piedi) di lato e pesa circa 100 kg (220 libbre), rendendolo il più grande satellite distribuito fino ad oggi sulla ISS.

Lo scopo della navicella spaziale RemoveDebris è dimostrare l'efficacia delle reti di detriti e degli arpioni nel catturare e rimuovere i detriti spaziali dall'orbita. Come Sir Martin Sweeting, l'amministratore delegato di SSTL, ha detto in una recente dichiarazione:

"La competenza di SSTL nella progettazione e realizzazione a basso costo, piccole missioni satellitari è stato fondamentale per il successo di RemoveDEBRIS, un dimostratore tecnologico di riferimento per le missioni di rimozione attiva dei detriti che inizieranno una nuova era di eliminazione dei rifiuti spaziali nell'orbita terrestre".

A parte il Surrey Space Center e SSTL, il consorzio dietro il veicolo spaziale RemoveDebris include Airbus Defence and Space – la seconda compagnia spaziale più grande del mondo – Airbus Safran Launchers, Soluzioni innovative nello spazio (ISIS), CSEM, Inria, e Università di Stellenbosch. La navicella spaziale, secondo il sito web del Surrey Space Center, è composto da quanto segue:

"La missione comprenderà una piattaforma satellitare principale (~100 kg) che una volta in orbita dispiegherà due CubeSat come bersagli di detriti artificiali per dimostrare alcune delle tecnologie (cattura della rete, cattura dell'arpione, navigazione basata sulla visione, deorbitazione della vela a strascico). Il progetto è co-finanziato dalla Commissione Europea e dai partner del progetto, ed è guidato dal Surrey Space Center (SSC), Università del Surrey, UK."

Per il bene della dimostrazione, la "nave madre" schiererà due cubi che simuleranno due pezzi di spazzatura spaziale. Per il primo esperimento, uno dei CubeSat – designato DebrisSat 1 – gonfierà il suo pallone di bordo per simulare un pezzo di spazzatura più grande. La navicella RemoveDebris dispiegherà quindi la sua rete per catturarla, quindi guidalo nell'atmosfera terrestre dove verrà rilasciata la rete.

Il secondo CubeSat, denominato DebrisSat 2, sarà utilizzato per testare il tracciamento e il raggio laser della nave madre, i suoi algoritmi e la sua tecnologia di navigazione basata sulla visione. Il terzo esperimento, che metterà alla prova la capacità dell'arpione di catturare detriti spaziali orbitanti, si svolgerà il prossimo marzo. Per motivi legali, l'arpione non sarà testato su un vero satellite, e consisterà invece nella nave madre che estende un braccio con un bersaglio all'estremità.

L'arpione verrà quindi lanciato su un cavo a 20 metri al secondo (45 mph) per verificarne la precisione. Dopo essere stato lanciato alla stazione il 2 aprile, il satellite è stato dispiegato dal modulo laboratorio giapponese Kibo della ISS il 20 giugno dal braccio robotico canadese della stazione. Come Guillermo Aglietti, il direttore del Surrey Space Center, spiegato in un'intervista con SpaceFlight Now prima che il veicolo spaziale fosse lanciato sulla ISS:

"La rete, come un modo per catturare detriti, è un'opzione molto flessibile perché anche se i detriti girano, o ha una forma irregolare, catturarlo con una rete è relativamente a basso rischio rispetto a... andare con un braccio robotico, perché se i detriti girano molto velocemente, e provi a catturarlo con un braccio robotico, allora chiaramente c'è un problema. Inoltre, se devi catturare i detriti con un braccio robotico o una pinza, hai bisogno di un posto dove puoi afferrare il tuo pezzo di detriti senza romperne solo un pezzo."

L'esperimento netto è attualmente programmato per settembre 2018 mentre il secondo esperimento è previsto per ottobre. Quando questi esperimenti saranno completati, la nave madre dispiegherà la sua vela da traino per fungere da meccanismo di frenata. Questa vela espandibile subirà collisioni con le molecole d'aria nell'atmosfera esterna della Terra, riducendo gradualmente la sua orbita fino a quando non entra negli strati più densi dell'atmosfera terrestre e brucia.

Questa vela assicurerà che il veicolo spaziale esca dall'orbita entro otto settimane dal suo dispiegamento, piuttosto che i due anni e mezzo stimati che ci vorrebbero per accadere naturalmente. Nel rispetto, la navicella RemoveDebris dimostrerà di essere in grado di affrontare il problema dei detriti spaziali senza aggiungerne altri.

Alla fine, il veicolo spaziale RemoveDebris testerà una serie di tecnologie chiave progettate per rendere la rimozione dei detriti orbitali il più semplice ed economica possibile. Se si dimostra efficace, la ISS potrebbe ricevere più veicoli spaziali RemoveDebris nel futuro, che potrebbe quindi essere distribuito gradualmente per rimuovere pezzi più grandi di detriti spaziali che minacciano la stazione e i satelliti operativi.

Conor Brown è il responsabile esterno dei payload di Nanoracks LLC, l'azienda che ha sviluppato il sistema Kaber a bordo del modulo di laboratorio Kibo per accogliere il crescente numero di MicroSat distribuiti dalla ISS. Come ha espresso in una recente dichiarazione:

"È meraviglioso aver contribuito a facilitare questa missione rivoluzionaria. RemoveDebris sta dimostrando alcune tecnologie di rimozione dei detriti attivi estremamente interessanti che potrebbero avere un impatto importante sul modo in cui gestiamo i detriti spaziali in futuro. Questo programma è un eccellente esempio di come le capacità dei piccoli satelliti abbiano cresciuto e come la stazione spaziale può fungere da piattaforma per missioni di questa scala. Siamo tutti entusiasti di vedere i risultati degli esperimenti e l'impatto che questo progetto potrebbe avere nei prossimi anni".

Oltre alla navicella RemoveDebris, l'ISS ha recentemente ricevuto un nuovo strumento per rilevare i detriti spaziali. Questo è noto come Space Debris Sensor (SDS), un sensore di impatto calibrato montato all'esterno della stazione per monitorare gli impatti causati da detriti spaziali su piccola scala. Insieme a tecnologie progettate per ripulire i detriti spaziali, un monitoraggio migliore garantirà l'inizio della commercializzazione (e forse anche della colonizzazione) di LEO.