매년 수백 개의 위성이 궤도에서 은퇴한다. 대부분은 제대로 궤도를 이탈하지만, 일부는 갑작스럽게 고장 난다. 그리고 얌전한 위성들조차 퇴역 후에는 태양 복사압 같은 미세한 외란의 축적으로 스스로 회전하기 시작해 결국 능동 우주쓰레기 제거(ADR) 임무로도 포획이 불가능해질 수 있다. 궤도에서 추적되는 우주쓰레기 물체가 36,500개를 넘는 상황에서 연쇄 충돌의 위험은 실재한다. 유럽우주국(ESA)은 ADR 해결책이 없으면 일부 저궤도가 사용 불가능해질 것이라고 경고한다. 따라서 모든 죽은 위성의 회전을 제대로 멈추게 하는 것은 ADR의 경제성을 확보하는 데 핵심 요소가 될 것이다.

그래서 등장한 것이 에어버스 R&D의 '디텀블러(Detumbler)'다. 통제 불능이 되기 전에 회전하는 위성을 안정화하는 수동형 자기 감쇠 장치다. 유도 브레이크처럼 작동해 지구 자기장을 통해 운동 에너지를 소산시키고, 몇 달 안에 회전을 멈춘다. 사상 처음으로 운영자들은 임무 후 회전을 방지할 수 있는 신뢰성 높고 저비용이며 완전 수동적인 해결책을 갖게 됐다. 전원이 꺼진 후에도 작동하는 기기가 '지속 가능한 우주'를 말해주지 않는가.

전원이 없고 따라서 액추에이터도 없는 상황에서, 죽은 우주선의 회전 속도를 제한할 수 있는 유일한 현상은 위성의 회전하는 금속 구조물에 지구 자기장이 만들어내는 자연 와전류뿐이다. 수명 말기에 자기토커를 단락시키면 이 자연 효과를 증폭하는 데 도움이 될 수 있다. 안타깝게도 그 결과 저항 토크는 낮은 자기장의 제곱에 비례한다(유도 쌍극자 모멘트 M은 B에 비례하고, 결과적인 자기 토크는 M×B). 따라서 이런 효과는 극히 약해, 외부 외란의 비대칭이 조금이라도 있으면 자발적 회전을 막기에는 너무 약하다. 예를 들어 2017년, 퇴역 12년 후 톱엑스-포세이돈은 초당 34도의 회전 속도(누적 각운동량 40,000 Nms)에 도달했다. 죽은 위성이라기엔 엄청난 Nms다.

매우 modest한 질량과 부피에도 불구하고, 디텀블러는 영구 자석을 사용해 제동 토크가 B²가 아닌 B에 비례하도록 함으로써 수십 배 더 높은 효율을 달성할 수 있다. 그렇다, 물리학: 결국 지수 문제다.

ESA의 우주 안전 프로그램은 500kg(1100파운드) 이상의 저궤도 임무에 대해 1년 이내에 3°/s에서 0.75°/s로 회전을 감쇠하는 성능을 요구한다. 에어버스의 디텀블러는 ESA 요구 사항을 충족하고 능동 우주쓰레기 제거를 가능하게 하는 선도적 솔루션이다.

디텀블러 내부의 자화된 로터는 지구 자기장과 정렬된 상태를 유지하는 경향이 있다. 위성이 회전하면 디텀블러의 전도성 하우징이 자화된 로터 주위를 회전하면서 와전류를 통한 자기 제동을 일으킨다. 이는 위성의 운동 에너지를 천천히 그러나 꾸준히 소산시켜 각운동량을 지수적으로 감소시키고, 궁극적으로 매우 낮은 잔류 속도로 회전이 멈춘 안정 상태에 도달한다. 이는 다른 모든 자세 제어 액추에이터와 달리 전기나 컴퓨팅 전력이 전혀 필요 없이 달성된다. 기본적으로 상자 안의 자석이며, 작동한다.

약 200g(0.440파운드)의 무게로 손바닥 크기인 이 장치는 (자력계에 너무 가까이만 두지 않으면) 기존 플랫폼 설계 어디에나 거의 수정 없이 통합할 수 있어 미래 저궤도 우주 임무에 쉽게 선택할 수 있는 옵션이다.

디텀블러는 더 이상 R&D 단계가 아니다. TRL 8이며 이미 에어버스 우주 전자 제품 포트폴리오를 통해 상용화되어 있다. 주요 장점: 100% 수동(전원이나 자세 제어 액추에이터 불필요, 임무 종료 후에도 작동); 다양한 플랫폼 크기(약 150kg(330파운드)에서 약 1.5톤(3300파운드))와 호환; 소형 플랫폼은 몇 주, 대형은 1년 이내 회전 감쇠; 평균 외란 최대 5µNm에도 회전 방지; 발사 진동 및 궤도 조건에서 테스트 완료; 경쟁력 있는 가치 제안. 정말 대단하다.