La Terra è attualmente circondata da detriti lanciati nello spazio da diversi decenni. Questa spazzatura spaziale può scontrarsi con i satelliti, causando danni e creando più detriti. Per preservare un ambiente spaziale sicuro, la rimozione attiva o il de-orbita dei detriti spaziali è una sfida tecnologica emergente. Se non si adottano misure correttive nel prossimo futuro, sarà difficile sostenere le attività spaziali umane.

Per superare questo problema, finora sono stati proposti diversi metodi per la rimozione e il de-orbita dei detriti. Questi sono classificati come metodi di contatto (ad es. braccio robotico, rete fissa, cavo elettrodinamico) o metodi senza contatto (ad es. laser, pastore del fascio di ioni), con i metodi contactless che si rivelano più sicuri.

Il metodo contactless del pastore del raggio ionico utilizza un raggio di plasma espulso dal satellite per impartire una forza ai detriti, rallentandolo così che scenda a una quota più bassa, rientrando nell'atmosfera terrestre e bruciando naturalmente. Però, l'espulsione del raggio di plasma verso i detriti accelera il satellite nella direzione opposta, il che rende difficile mantenere una distanza costante tra i detriti e il satellite.

Per rimuovere in modo sicuro ed efficace i detriti, due sistemi di propulsione devono essere montati sul satellite per espellere raggi di plasma bidirezionali (Figura 1). Ciò interferisce con l'integrazione di un sistema satellitare che richiede la riduzione del peso e delle dimensioni del satellite.

"Se la rimozione dei detriti può essere eseguita da un singolo sistema di propulsione ad alta potenza, sarà di grande utilità per le future attività spaziali, " ha affermato il Professore Associato Kazunori Takahashi della Tohoku University in Giappone, che sta conducendo la ricerca sulla nuova tecnologia per rimuovere i detriti spaziali in collaborazione con i colleghi dell'Australian National University.

Il gruppo di ricerca giapponese e australiano ha dimostrato che un propulsore al plasma elicoidale può eseguire l'operazione di rimozione dei detriti spaziali utilizzando un singolo sistema di propulsione (Figura 2). Nell'esperimento di laboratorio, l'espulsione bidirezionale dei pennacchi di plasma dal singolo propulsore al plasma è stata controllata con precisione con un campo magnetico e iniezione di gas; quindi è stata misurata la forza di decelerazione impartita a un oggetto che simulava un detrito mantenendo la forza nulla al propulsore (e al satellite). Il sistema, avendo il singolo propulsore al plasma, può essere operativo in tre modalità operative:accelerazione del satellite; decelerazione del satellite; e rimozione dei detriti.

"Il propulsore al plasma elicoidale è un sistema senza elettrodi, che gli consente di intraprendere lunghe operazioni eseguite ad alto livello di potenza." afferma Takahashi, "Questa scoperta è considerevolmente diversa dalle soluzioni esistenti e darà un contributo sostanziale alla futura attività umana sostenibile nello spazio".