來自日本東北大學的研究人員開發了一種全新的推進系統,這項技術可能為清理地球軌道提供一種非接觸的方法。隨著太空垃圾的持續增加,例如失效的衛星和用過的火箭級段,這項技術提出了一個解決方案。每一個太空垃圾碎片都可能對活躍的衛星、太空站造成潛在的碰撞風險,並擾亂導航系統。根據副教授高橋和則在9月9日的新聞稿中所述,「由於其不受控制的運動及速度超過子彈,環繞地球的太空垃圾對支持人類可持續活動的衛星構成了嚴重威脅,顯著增加了碰撞風險。」
為了去除太空垃圾,研究人員推出了一種名為「雙向等離子體噴射型無電極等離子體推進器」的新技術。這一概念涉及一顆衛星利用其離子引擎的等離子體排氣來將太空垃圾擊入大氣層中進而燒毀。當前的清理方法通常涉及直接的物理接觸,主要使用機器手臂、網和繩索,這樣的方式存在與旋轉的垃圾纏結的風險。不過,最近的一些去軌技術解決方案已經開始結合等離子體推進器。這種等離子體的推進力量預期會減緩垃圾的速度,導致其脫離軌道並在地球的大氣層中燃燒。
然而,等離子體的推進反作用力是一個問題,因為它會將去除太空垃圾的衛星推離目標。這會抵消減速垃圾的預期效果。高橋教授的這一方法基於現有的概念,使用一顆配備推進引擎的去除衛星,對著太空垃圾噴射一股等離子體流。不過,迄今為止,這一概念尚未成功使用,因為它會將目標推開。為了解決這個問題,新的推進引擎同時噴射兩股等離子體流,一股對準太空垃圾以減速,另一股則朝相反方向噴出,以抵消推進反作用力。這種平衡的推力使去除衛星能夠保持穩定並鎖定目標。
這項研究還揭示了性能的提升。為此,他們引入了一種特殊的「尖峰」磁場來幫助控制和集中等離子體,進一步增強了減速力。在模擬太空的真空環境中進行的測試中,研究團隊確認了其雙向等離子體技術成功地平衡了引擎的推力。此外,研究發現,新增的尖峰磁場顯著改善了性能,使減速力是之前實驗報告的三倍。額外的好處是,這一系統可以使用氬氣運行,這是一種比傳統推進劑更便宜且更豐富的選擇。高橋表示:「這一成就代表著向開發一種能夠有效且安全去除太空垃圾的推進系統邁出了重要的一步。」
目前大約有14,000件垃圾漂浮在低地球軌道上。高橋教授的雙向推進器為清除這些垃圾提供了一種可持續的解決方案。該推進器可以針對較大的太空垃圾,因為這些垃圾最有可能觸發「凱斯勒綜合症」事件。這是一種可怕的情況,其中衛星與垃圾之間的碰撞會引發連鎖反應,導致更多的碰撞,使低地球軌道的大片區域對任何太空船來說都變得過於危險。這些研究結果已於2025年8月20日在《科學報告》上發表。




