Gizmodo Science Fair: een ruimtevaartuig dat op jacht gaat naar ruimteafval

Astroscale won de Gizmodo Science Fair van 2025 voor de ontwikkeling van een satelliet die ruimteafval kan opvangen, met als doel het afval te vangen en naar een brandend graf in de atmosfeer van de aarde te leiden.

De vraag

Kan de ruimtevaartindustrie nieuwe technologieën ontwikkelen die bijdragen aan het oplossen van het groeiende probleem van ruimteafval en het creëren van een duurzamere ruimteomgeving?

De resultaten

Op 18 februari 2024 lanceerde Astroscale zijn ADRAS-J-missie (Active Debris Removal by Astroscale-Japan) aan boord van de Electron-raket van Rocket Lab. Het doel van de missie was om te demonstreren dat het ruimtevaartuig in staat is om een ​​defect ruimtevaartuig te naderen, te observeren en te karakteriseren.

Het doel van de missie was de bovenste trap van de Japanse H-2A-raket. Dit stuk ruimteafval bevindt zich al bijna 15 jaar in een baan om de aarde, is ongeveer 11 meter lang en weegt 3 ton. "Al vroeg in het programma hadden we een hele lijst met kandidaten", vertelde Hisashi Inoue, hoofdingenieur bij Astroscale Japan, aan Gizmodo. "We kozen het doelwit dat niet het verste weg was, en we hadden ook wat grondobservaties en informatie over het doelwit en hoe het zich gedraagt."

Ongeveer drie maanden na de lancering kwam de ADRAS-J-missie tot op bijna 15 meter van de defecte rakettrap. Met zijn ongekende nabijheid werd Astroscale het eerste bedrijf dat een groot stuk ruimtepuin naderde. Het was een uitdagende prestatie, legde Inoue uit, aangezien het puin met een snelheid van 7 kilometer per seconde door de ruimte vliegt, oftewel sneller dan een kogel.

In tegenstelling tot andere rendez-vousmissies kon het bedrijf niet communiceren met het defecte raketonderdeel. "Dit is rommel, het vertelt ons niet waar het is of hoe het beweegt", zei hij. "Dat maakt het dus ingewikkelder dan alleen maar praten met een coöperatieve klant."

Omdat het doel niet is uitgerust met GPS, moest het ADRAS-J-ruimtevaartuig vertrouwen op beperkte waarnemingen vanaf de grond om de afgedankte tweede trap te lokaliseren en te bereiken. Ondanks de uitdagingen slaagde de satelliet erin om zijn doel te naderen en een fly-around uit te voeren om beelden en gegevens van de bovenste trap te verzamelen.

ADRAS-J diende als demonstratiemissie en effende de weg voor een vervolgmissie die het puin daadwerkelijk zal proberen te verwijderen. Voor Astroscale's tweede missie zal de satelliet proberen de rotatiesnelheid van de afgedwaalde raket te evenaren, zichzelf uit te lijnen en eraan te koppelen. Zodra de satelliet is gekoppeld, grijpt hij de raket met een robotarm en verlaagt hij zijn baan met behulp van zijn stuwraketten, voordat hij hem loslaat op een baan richting de atmosfeer van de aarde. Het ontmantelde ruimtevaartuig zal vervolgens in de atmosfeer van de aarde verbranden, waarmee een einde komt aan zijn verblijf in de baan.

Waarom deden ze het?

Miljoenen stukken ruimtepuin vliegen momenteel in een baan om de aarde, waarvan er ongeveer 1,2 miljoen groter zijn dan 1 centimeter, volgens een recent rapport van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA. Dat is groot genoeg om catastrofale schade aan te richten aan andere ruimtevaartuigen als ze ermee in botsing komen.

"Als je denkt aan de aardse auto-industrie, dan zijn er al die verschillende diensten die worden uitgevoerd nadat de auto door de eerste persoon is gebruikt. Hij wordt hergebruikt, opgeknapt of gerecycled en gaat naar tweedehandsgebruik," zei Inoue. "Maar in de ruimte gebruik je [een ruimtevaartuig] één keer en gooi je het weg, maar dat is niet goed voor de duurzaamheid."

Nobu Okada richtte Astroscale op in 2013, met een focus op het verwijderen van ruimtepuin en het onderhouden van satellieten in de ruimte. Het in Tokio gevestigde bedrijf wil de groeiende hoeveelheid ruimteafval verminderen, niet alleen door defecte ruimtevaartuigen fysiek te verwijderen, maar ook door de levensduur van satellieten in de ruimte te verlengen.

"Door al die dingen te combineren, denk ik niet dat wij, als Astroscale zelf, de duurzaamheid van de wereld kunnen veranderen, maar we hopen dat dit een aantal van de service-achtige missies een impuls zal geven en dat klanten deze manier van denken zullen omarmen", aldus Inoue. "Hopelijk zal dit in de toekomst aansluiten bij duurzaam ruimtegebruik."

Waarom ze een winnaar zijn

Terwijl ruimtevaartstartups zich richten op het lanceren van meer satellieten, ruimtevaartuigen en raketten in een baan om de aarde om geld te verdienen met het commerciële gebruik van de ruimte, is Astroscale een van de weinige bedrijven die een duurzame praktijk promoot waarmee anderen in de ruimte kunnen samenleven.

Het bedrijf streeft er niet alleen naar om ruimtepuin te verwijderen, maar ook om satellietinspectie, verplaatsing, bijtanken en andere levensverlengende diensten mogelijk te maken. Astroscale loopt voorop in het duurzaam gebruik van de baan om de aarde in de hoop dat andere bedrijven dit voorbeeld volgen en dat overheden wereldwijd eisen stellen aan het gebruik van de ruimte.

Wat volgt er?

De lancering van de nieuwe satelliet van Astroscale staat gepland voor ergens in 2027. Daarbij worden alle gegevens en lessen die zijn geleerd van ADRAS-J gebruikt en toegepast op de vervolgmissie.

ADRAS-J2 is ontworpen om de defecte Japanse raket actief uit de baan te halen met behulp van Astroscale's eigen robotarmtechnologie om de raket te vangen en in een lagere baan te brengen. "We bevinden ons momenteel in de ontwerpfase", aldus Inoue. "Uiteindelijk zullen we meer hardware in het lab krijgen en testen, en volgend jaar beginnen we met de bouw van het ruimtevaartuig."

Het team

Belangrijke leden van het Astroscale-team zijn onder meer Nobu Okada, oprichter en CEO; Chris Blackerby, operationeel directeur; Mike Lindsay, technisch directeur; Nobuhiro Matsuyama, financieel directeur; Melissa Pane, missie- en systeemingenieur; Arielle Cohen, vluchtsoftware-ingenieur; en Gene Fujii, hoofdingenieur.

Klik hier om alle winnaars van de Gizmodo Science Fair 2025 te zien.