Elk jaar verlaten honderden satellieten hun orbitale baan. De meeste worden netjes gedeorbiteerd, maar sommige falen abrupt. En zelfs de goed opgevoede exemplaren kunnen, eenmaal buiten dienst, uit zichzelf beginnen te tuimelen dankzij de opeenstapeling van kleine verstoringen zoals zonnestralingsdruk - om uiteindelijk onmogelijk te worden gevangen door actieve puinopruimingsmissies (ADR). Met meer dan 36.500 gevolgde puinobjecten in een baan om de aarde is het risico op cascaderende botsingen reëel. ESA waarschuwt dat zonder ADR-oplossingen sommige lage aardbanen onbruikbaar zullen worden. Dus ervoor zorgen dat alle dode satellieten behoorlijk worden gedetumbleerd, zou een belangrijk element zijn om ADR economisch haalbaar te maken.

Maak kennis met de Detumbler van Airbus R&D: een passief magnetisch dempingsapparaat dat tuimelende satellieten stabiliseert voordat ze oncontroleerbaar worden. Het werkt als een inductierem en dissipeert kinetische energie via het magnetische veld van de aarde, waardoor het tuimelen binnen een paar maanden stopt. Voor het eerst hebben operators een betrouwbare, goedkope, volledig passieve oplossing om tuimelen na de missie te voorkomen - want niets zegt 'duurzame ruimte' als een gadget dat werkt nadat de stroom is uitgevallen.

Zonder stroom en dus actuatoren zijn de enige verschijnselen die de tuimelsnelheid in een dood ruimtevaartuig kunnen beperken de natuurlijke wervelstromen die door het magnetische veld van de aarde worden opgewekt in de roterende metalen structuur van de satelliet. Het kortsluiten van de magnetorquers aan het einde van de levensduur zou dat natuurlijke effect kunnen versterken. Helaas is het resulterende resistieve koppel evenredig met het lage magnetische veld in het kwadraat (het geïnduceerde dipoolmoment M is evenredig met B, en het resulterende magnetische koppel is MxB), waardoor dergelijke effecten extreem zwak zijn - te zwak om spontaan tuimelen te voorkomen in geval van enige asymmetrie in de externe verstoringen. Als voorbeeld: in 2017, 12 jaar na buitendienststelling, had Topex-Poseidon een spinsnelheid van 34 graden/s bereikt (40.000 Nms aan geaccumuleerd momentum). Dat is een hoop Nms voor een satelliet die verondersteld wordt dood te zijn.

Ondanks zijn zeer bescheiden massa en volume kan de Detumbler efficiënties bereiken die vele orden van grootte hoger liggen, door permanente magneten te gebruiken zodat het remkoppel evenredig is met B, niet met B². Ja, natuurkunde: het draait allemaal om de exponent.

ESA's Space Safety Program vereist detumbling-capaciteiten voor LEO-missies >500 kg (1100 lbs), met als doel detumbling-prestaties van 3°/s naar 0,75°/s in minder dan een jaar. Airbus' Detumbler is een toonaangevende oplossing om aan de eisen van ESA te voldoen en zo actieve puinopruiming mogelijk te maken.

De gemagnetiseerde rotor in de Detumbler blijft graag uitgelijnd met het magnetische veld van de aarde. Terwijl de satelliet tuimelt, roteert de geleidende behuizing van de Detumbler rond de gemagnetiseerde rotor, waardoor magnetische remming door wervelstromen ontstaat. Dit dissipeert langzaam maar gestaag de kinetische energie van de satelliet, waardoor het impulsmoment exponentieel afneemt en uiteindelijk een gedetumbleerde stabiele toestand met zeer lage resterende snelheden wordt bereikt. Dit wordt bereikt zonder enige elektrische of computercapaciteit, in tegenstelling tot alle andere attitude-control-actuatoren. Het is in feite een magneet in een doos, en het werkt.

Met een gewicht van ongeveer 200 g (0,440 lbs) kan het handpalmgrote apparaat bijna overal (behalve te dicht bij de magnetometer) in bestaande platformontwerpen worden geïntegreerd, met weinig tot geen aanpassingen, waardoor het een gemakkelijke beslissing is voor toekomstige LEO-ruimtemissies.

Detumbler is niet langer in R&D; het is TRL 8 en al commercieel verkrijgbaar via het Airbus Space Electronics-productportfolio. Belangrijkste voordelen: 100% passief (geen stroom of attitude-control-actuatoren nodig; werkt zelfs na het einde van de missie); compatibel met een groot scala aan platformformaten (van ~150 kg (330 lbs) tot ~1,5 ton (3300 lbs)); detumbling binnen weken voor de kleinere platforms, binnen een jaar voor de bovenkant van het formaatbereik; voorkomt tuimelen ondanks gemiddelde externe verstoringen tot 5 µNm; getest onder lanceertrillingen en orbitale omstandigheden; en een concurrerende waardepropositie. Dat is een hoop c