中国の研究者、自己折り畳み可能な再利用可能ネットメンブレンを設計,宇宙デブリを複数回捕獲
注目画像： [ハイブリッドネットメンブレン捕獲システムの展開シーケンスを示す図；クレジット：Yu et al., Space: Science & Technology 2026]
中国の研究チームは、軌道上デブリ除去における最も厄介な問題の一つである、使い捨て捕獲システムの高コストに対する新たなアプローチを提案した。同チームの設計は、ジャーナルSpace：Science & Technologyに掲載され、薄いメンブレンに埋め込まれた形状記憶合金を使用し、展開、デブリの捕獲、そして次の目標に向けて再び折り畳まれることを可能にする。
このコンセプトは、根本的な経済的障壁に対処する。2018年のRemoveDEBRISミッションでは、エアバスとサリー宇宙センターが軌道上ネットによるデブリ捕獲の成功を実証したが、ネットは使い捨てシステムであった。一度発射されると、格納も再使用もできず、各デブリごとに専用ミッションが必要となり、莫大なコストがかかっていた。
中国科学院と電子科技大学の研究者である于爽清（Yu Shuangqing）、劉金国（Liu Jinguo）、趙鵬遠（Zhao Pengyuan）によって開発されたこの新しい中国の設計は、ラップフィルムほどの厚さしかないわずか10ミクロンの多層フレキシブルメンブレンに形状記憶合金ワイヤを埋め込んでいる。
動作の仕組み
捕獲シーケンスは、チェイサー衛星がデブリを識別し、その横に並んで飛行するところから始まる。4つの発射体（論文では「マスバレット」と呼んでいる）が30度の角度で発射され、それぞれがテザーで折り畳まれたメンブレンの隅に接続されている。テザーが張ると、多層メンブレンが広がり、デブリを包み込む。
接触すると、形状記憶合金ワイヤがメンブレンの巻き付いた形状を維持し、デブリをしっかりと保持する。チェイサー衛星は、捕獲したデブリをテザーで安全な再突入軌道まで引きずり、大気圏で燃焼させる。
重要な革新は解放後にある：電流が流れると、形状記憶ワイヤは事前に設定された折り畳み形状に戻り、メンブレンを保管容器に引き戻す。チェイサーは次の目標に進むことができる。
メンブレンは4つの層で構成されている：指令と制御のための電子機器層、機上電源のためのバッテリー層、展開と格納のための形状記憶合金ワイヤ、そして構造的強度のための金属ネット層である。
シミュレーション結果
この研究は現時点では純粋に数値的であり,技術成熟度レベル1-2、すなわち動的モデリングによってコンセプトが検証されたが、物理的プロトタイプや軌道上テストは実施されていない。マルチ粒子法を用いたシミュレーションでは、チェイサーからの最適展開角度として30度が特定され、展開距離2メートルで3,374ニュートンの力を発生することが示された。
本システムは、回転物体や不規則な形状を含む、様々な形状の小〜中規模デブリ向けに設計されている。標的にドッキングインターフェースや協調動作が不要であり,これはロボットアーム方式に対する大きな利点である。
研究者らは重要な限界を認識している：メンブレンはわずか10ミクロンの厚さで大きな力に耐えなければならず、シミュレーションは太陽放射圧と大気抵抗を省略しており、また宇宙での熱サイクル下における形状記憶合金の大規模挙動は完全には特性評価されていない。
より広い視野
軌道上デブリ除去の経済性は、長年にわたりこの分野のアキレス腱となってきた。NASAの費用便益分析によると、統計的に最も懸念される50個の大型デブリ物体を除去することで、約30億ドルのリスク削減効果が得られる。しかし、軌道上には約4万個のカタログ化された物体が存在し、メガコンステレーションによる混雑が増加する中で、能動的デブリ除去を実現可能にするためには、1個あたりの除去コストを大幅に引き下げる必要がある。
形状記憶メンブレンコンセプトは軌道上展開までに数年から数十年を要するが、1回のミッションで単一のチェイサー衛星が複数のデブリを処理できる未来への設計経路を開くものである。他の中国のグループも補完的アプローチを追求しており、天津大学のチームは最近、微細デブリ捕獲用に超弾性ニッケルチタン合金を使用した触手状連続ロボットアームを開発した。
雅子 訳