Alumnus wil ruimteafval opruimen met lasergun

Sinds het begin van het ruimtetijdperk in de jaren vijftig neemt het probleem in omvang toe. De hoeveelheid brokstukken, afgedankte sondes, schroefjes, moeren en bouten die in een baan om de aarde draaien, groeit gestaag. Er cirkelen naar schatting 34 duizend objecten groter dan 10 centimeter rond de aarde. De ruwweg 4600 satellieten die nu operatief zijn, slalommen daar tussendoor.

Dit ruimteschroot is gelukkig waar te nemen met telescopen en radarsystemen. Dat geldt niet voor de 900 duizend objecten van tussen de 1 en 10 centimeter groot, die veelal zijn ontstaan door botsingen en explosies in de ruimte. Zij suizen ook met duizelingwekkende snelheden door de ruimte en blijven onopgemerkt. Ook deze fragmenten zijn groot genoeg om satellieten ernstig te beschadigen.

Omdat ruimtepuin een steeds groter gevaar vormt voor de ruimtevaart, stond het deze zomer centraal op een door het Europees ruimteagentschap ESA georganiseerde (digitale) conferentie. Tal van ideeën passeerden de revue: het beter delen van gegevens, maatregelen om botsingen te voorkomen en plannen om satellieten aan het einde van missies uit hun baan te halen.

Het meest radicale plan dat op de conferentie werd gepresenteerd, kwam van de onlangs in Delft afgestudeerde lucht- en ruimtevaartingenieur Liam Pieters. Vrij vertaald stelde hij voor om een laserkanon in een baan om de aarde te sturen en daarmee kleine stukjes ruimteafval (stukjes van één tot tien centimeter groot) te verpulveren: te reduceren tot losse atomen.

‘Het is niet bepaald het soort apparatuur dat je in een doe-het-zelfzaak koopt’

“Zeker, het idee deed wat wenkbrauwen fronsen”, zegt Pieters. “Je hebt hiervoor een satelliet in een zon-synchrone baan om de aarde nodig die met een laser van 20 kilowatt 600 joule energiepulsen afschiet met een herhalingsfrequentie van 33 hertz. Het systeem zou door middel van een telescoop van 1,5 meter diameter in staat moeten zijn om kleine objecten al vanaf 800 kilometer afstand te detecteren. Het is niet bepaald het soort apparatuur dat je in een doe-het-zelfzaak koopt.”

Doelwitten met extreme precisie vanuit de ruimte vernietigen met laserstralen. Het doet sterk aan een James Bond-film denken. “Het idee is ambitieus”, geeft Pieters grif toe.

Maar, ter nuancering, het zijn geen nucleaire installaties of onderzeeërs die vernietigd worden, zoals je in zo’n film zou verwachten. Het gaat om ‘kruimeltjes’ in de ruimte. En ook dat eigenlijk niet helemaal. In het scenario van de TU-alumnus volstaat het om delen van de brokstukjes aan gort te schieten. “Het idee is om ongeveer 10% van de massa van objecten te ablateren (tot losse atomen reduceren). De deeltjes die daarbij uit het stukje ruimteafval vrijkomen, vormen een soort straal die – als je het object vanuit de juiste richting beschiet – het stukje puin zal afremmen. Het object zal daardoor ook aan hoogte verliezen en uiteindelijk verbranden in de atmosfeer.”

Theoretisch zou het haalbaar moeten zijn om met één zo’n opruimsatelliet 30 duizend kleine objecten per jaar uit de weg te ruimen, zo blijkt althans uit Pieters’ simulaties.

Maar voordat het zover is, moeten aardig wat technische uitdagingen worden aangepakt. Het soort apparatuur dat nodig is om kleine objecten op honderden kilometers afstand op te sporen, is nog veel te groot voor het type satelliet dat Pieters voor ogen heeft. Zijn afstudeerbegeleider, Ron Noomen, van de afdeling astrophysics and space missions (faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek) en zijn collega Erwin Mooij, zijn desondanks enthousiast over het onderzoek. het drietal is op zoek naar financiering om het onderzoek voort te zetten in de vorm van een promotietraject.