新しい衛星の「プラズマブレーキ」は地球の大気を利用して宇宙ゴミになることを回避します

8 年の歳月と 600 人以上の学際的な学部生の共同作業を経て、エストニアの 2 番目の衛星はついに今週後半の打ち上げに向けて順調に進んでいます。欧州宇宙機関の Vega VV23 ロケットの 1 つに搭載されたリフトによって軌道に乗ったこの小さな 8.5 ポンドの ESTCube-2 は、斬新な「プラズマ ブレーキ」を使用して、ますます懸念される空の宇宙ゴミ問題の除去に役立つ可能性のある優れた方法をテストします。

フィンランド気象研究所の物理学者ペッカ・ヤンフネンが設計した電気帆（E-sail）技術は、地球の電離層（大気の電荷を帯びた外層）の物理法則を活用している。軌道に乗ると、エストニアのESTCube-2は髪の毛ほどの細いアルミ線でできた長さ約165フィートのテザーを展開する。このテザーは太陽光で充電されると、電離層内のほぼ静止したプラズマをはじき飛ばす。

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「歴史的に、宇宙では微小隕石やその他の危険物によりテザーが切れる傾向がありました」と、ミッションの打ち上げに先立つ10月3日の声明でヤンフネン氏は説明した。「そのため、ESTCube-2の網状のマイクロテザー設計では、2本の平行な結合ワイヤと2本のジグザグの結合ワイヤによって冗長性が高められています。」

成功すれば、この抗力によってこの小さなキューブサットの速度が十分に低下し、軌道減衰時間がわずか 2 年の寿命にまで短縮されるはずです。それだけでなく、物理的な推進剤を一切使用せずにこれを実現できるため、既存の衛星廃棄オプションに代わる軽量で低コストの代替手段となります。

「プラズマブレークが計画通りに機能するかどうか、そしてテザー自体が必要なほど頑丈かどうかを見るのは楽しみです」と、パデュー大学の航空宇宙学准教授であるキャロリン・フルー氏は、メールでPopSciに語った。「故障した衛星や廃止された衛星が宇宙に長く留まるほど、他の物体に衝突するリスクが高まり、それが破片化やさらに多くの破片の生成につながります。」

フルー氏によると、これまでにも低軌道（LEO）衛星の寿命末期の操縦を支援するために抗力帆が研究されてきたが、「プラズマブレーキ技術は、従来の大型ソーラーセイルに比べて、寿命末期にさらに堅牢で、展開が容易になる可能性があります。」

宇宙旅行が始まってわずか70年で、ゴミは民間や政府資金による進行中のミッションにとってすでに大きな問題となっている。文字通り何百万もの小さなゴミが時速17,500マイルの速さで地球を周回しており、その一つ一つがミッションを台無しにしてしまう可能性がある。こうしたゴミは、その進路にいる不運な宇宙飛行士にとって致命的となる可能性もある。

宇宙ゴミの量を減らすために複数の国際的な取り組みが行われているが、そのような作業を計画するプロセスさえ難しい場合がある。例えば、今年初め、ESA の宇宙ゴミ清掃パイロット プロジェクトは、軌道上のゴミのターゲットが他のゴミと予期せず衝突したと報じられたため、さらに複雑になった。10 月 2 日、連邦通信委員会は、衛星テレビ プロバイダーの Dish Network が昨年廃止された直接放送の EchoStar-7 衛星を適切に軌道から外さなかったことを受けて、軌道上のゴミの投棄に対して初めて罰金を科した。

「衛星運用が普及し、宇宙経済が加速するにつれて、運用者が義務を遵守しているかどうかを確実に確認する必要がある」と当時、執行局長のロイアン・A・エガル氏は述べた。

エストニアの2番目の衛星は、10月7日にフランス領ギアナにあるESAの宇宙港から打ち上げられる予定だ。