Varje år lämnar hundratals satelliter sina omloppsbanor. De flesta avvecklas korrekt, men en del fallerar abrupt. Och även de väluppfostrade, när de väl tagits ur drift, kan börja tumla på egen hand tack vare ackumuleringen av små störningar som solstrålningstryck – och till slut bli omöjliga att fånga upp av aktiva skrotborttagningsuppdrag (ADR). Med över 36 500 spårade skrotobjekt i omloppsbana är risken för kaskadkollisioner verklig. ESA varnar för att vissa låga jordbanor kommer att bli oanvändbara utan ADR-lösningar. Så att se till att alla döda satelliter är ordentligt avtumlade skulle vara ett viktigt element för att göra ADR ekonomiskt genomförbart.

Här kommer Airbus R&D:s Detumbler: en passiv magnetisk dämpningsanordning som stabiliserar tumlande satelliter innan de blir okontrollerbara. Den fungerar som en induktionsbroms och avleder kinetisk energi genom jordens magnetfält, vilket stoppar tumlandet på några månader. För första gången har operatörer en pålitlig, billig och helt passiv lösning för att förhindra tumlande efter uppdragets slut – för inget säger "hållbar rymd" som en pryl som fungerar efter att strömmen gått.

Utan ström och därmed utan ställdon är det enda fenomen som kan begränsa tumlingshastigheten i en död rymdfarkost de naturliga virvelströmmarna som skapas av jordens magnetfält i satellitens roterande metallstruktur. Att kortsluta magnetorquerarna vid livets slut skulle kunna hjälpa till att förstärka den naturliga effekten. Tyvärr är det resulterande resistiva vridmomentet proportionellt mot det låga magnetfältet i kvadrat (det inducerade dipolmomentet M är proportionellt mot B, och det resulterande magnetiska vridmomentet är MxB), vilket gör sådana effekter extremt svaga – för svaga för att förhindra spontan tumling vid minsta asymmetri i de yttre störningarna. Som ett exempel hade Topex-Poseidon 2017, 12 år efter avvecklingen, nått en rotationshastighet på 34 grader/s (40 000 Nms ackumulerat rörelsemängdsmoment). Det är mycket Nms för en satellit som ska vara död.

Trots sin mycket blygsamma massa och volym kan Detumbler nå effektiviteter som är många storleksordningar högre, genom att använda permanentmagneter så att bromsvridmomentet är proportionellt mot B, inte B². Ja, fysik: allt handlar om exponenten.

ESAs rymdsäkerhetsprogram kräver avtumlingskapacitet för LEO-uppdrag >500 kg (1100 lbs), med mål om avtumlingsprestanda från 3°/s till 0,75°/s på mindre än ett år. Airbus Detumbler är en ledande lösning för att uppfylla ESAs krav och därmed möjliggöra aktiv skrotborttagning.

Den magnetiserade rotorn inuti Detumbler tenderar att förbli inriktad med jordens magnetfält. När satelliten tumlar roterar Detumblers ledande hölje runt den magnetiserade rotorn, vilket orsakar magnetisk bromsning genom virvelströmmar. Detta avleder långsamt men stadigt satellitens kinetiska energi, minskar rörelsemängdsmomentet exponentiellt och når till slut ett avtumlat stabilt tillstånd med mycket låga resthastigheter. Detta uppnås utan behov av någon elektrisk eller beräkningskraft, till skillnad från alla andra attitydkontrollställdon. Det är i princip en magnet i en låda, och det fungerar.

Med en vikt på cirka 200 g (0,440 lbs) kan den handflatsstora enheten integreras nästan var som helst (bara inte för nära magnetometern) i befintliga plattformsdesigner, med liten till ingen modifiering, vilket gör det till ett enkelt beslut för framtida LEO-rymduppdrag.

Detumbler är inte längre i FoU; den är TRL 8 och redan kommersiellt tillgänglig genom Airbus Space Electronics produktportfölj. Huvudfördelar: 100 % passiv (ingen ström eller attitydkontrollställdon behövs; fungerar även efter uppdragets slut); kompatibel med ett stort antal plattformsstorlekar (från ~150 kg (330 lbs) till ~1,5 ton (3300 lbs)); avtumling inom veckor för mindre plattformar, inom ett år för den övre delen av storleksintervallet; förhindrar tumling trots genomsnittliga yttre störningar upp till 5 µNm; testad under uppskjutningsvibrationer och omloppsförhållanden; och ett konkurrenskraftigt värdeerbjudande. Det är en hel del c