지구의 주회궤도상에는, 인류가 우주개발을 개시하고 나서 50년 이상에 걸쳐 우주공간에 방출해 온 우주기나 부품이, 다수의 우주쓰레기(스페이스 데브리)가 되어 주회하고 있다.스페이스 파편은 해마다 계속 증가하고 있으며, 7km/s를 넘는 고속으로 운동하고 있기 때문에 인공위성이나 우주 정거장에 충돌하면 엄청난 피해를 초래할 위험성이 있다.그 때문에, 파편을 제거하기 위한 다양한 수법의 제안·개발이 진행되어 왔다.
예를 들어, 플라즈마 유를 파편에 조사하고 감속시킴으로써 주회 고도를 낮추고, 대기권에 돌입시키면 파편을 연소 제거할 수 있을 것으로 기대되고 있다.한편, 플라즈마 유를 분사한 추진기는 파편과 역방향으로 가속되기 때문에, 역방향으로도 플라즈마를 분사하고, 위성에 작용하는 힘을 캔슬해야 한다.이것에는 엔진이 2대 필요하고, 그것도 몇 kW급의 대전력 추진기를 탑재해야 하기 때문에, 종래 제안되어 온 이온 엔진을 이용한 수법에서는, 내구성 등의 개선이 필요하다 했다.
이러한 가운데 도호쿠 대학과 호주 국립 대학의 연구 그룹은 장수명·대전력 플라즈마 추진기로 기대되는 무전극 플라즈마 추진기(헬리콘플라스마 스러스터)의 개발에 임하여 이를 이용하여 파편 제거 동작 가 1대의 추진기로 가능하다는 것을 실증했다.
실내 실험에 있어서, 쌍방향 플라즈마 방출을 실현·제어함으로써, 추진기에 작용하는 추력이 제로의 상태를 유지하면서, 파편을 모방한 물체의 감속이 가능했다고 한다.또, 외부자장배위나 연료도입법에 의해 추진기의 가속·감속도 실현되어, 파편제거위성에 필요한 모든 동작을 1대의 추진기로 실현 가능한 것으로 나타났다.
향후 실용화를 향해 추가 개발이 진행될 것으로 기대된다.
논문 정보:[Scientific Reports] 양방향 플라즈마 추진기를 이용한 우주쓰레기 제거 신기술 시연
