东北大学的 Kazutaka Takahashi 副教授开发了一种创新的双向等离子体推进器，该推进器应用了聚变反应堆中使用的尖点型磁场。
该推进器向空间碎片发射等离子束以减慢其速度，同时通过向相反方向喷射等量的等离子体来保持其自身位置。与传统线性磁场系统相比，它的性能提高了 20%，在相同功率水平下产生 17.1 毫牛顿的推力。
将功率增加到 5 千瓦将实现约 25 毫牛顿的减速，这接近 100 天内使一吨碎片脱离轨道所需的 30 毫牛顿。氩气比传统氙气更便宜，可以用作燃料。实验在真空室中进行，推进器距离目标30厘米。
研究结果于2025年8月20日发表在Scientific Reports上，并于9月初由东北大学正式公布。
【编辑部评论】
到2025年，空间碎片问题已成为对人类非常现实的威胁。欧洲航天局（ESA）最新数据显示，大于10厘米的可追踪碎片约40,000个据估计，地球轨道上存在大约100万块尺寸在1到10厘米之间的碎片，以及超过1.3亿块小于1毫米的细小碎片。
这些数字准确地表明凯斯勒综合症即将成为现实。一个特殊的问题是，即使是直径为 1 毫米的微小碎片也具有 71 焦耳的能量，这可能对卫星造成致命的损坏。这些碎片以每秒 17,000 公里的速度飞行，堪称“太空子弹”。
【突破传统技术限制的双向系统】
高桥一隆教授双向等离子体推进技术之所以受到关注，是因为它有潜力解决传统接触式碎片清除系统的根本问题。接触系统需要物理接触无法控制的旋转碎片，这存在碎片扩散的风险。另一方面，现有的使用激光和离子束的非接触式系统牛顿第三定律这导致了螺旋桨本身会偏离目标的问题。
这项技术的突破点在于聚变反应堆原因就在于所采用的尖点型磁场的应用。尖点磁场是两个相反的磁场相交的点，这种结构具有更有效地控制等离子体的特点。与之前的系统相比，这提供了显着的性能改进，接近 100 天内使一吨碎片脱离轨道所需的 30 毫牛顿推力。25毫牛顿实现了。
【快速增长的空间碎片清除市场】
经济方面也很重要。空间碎片监测和清除市场预计2025年将增长至11.4亿美元，2030年将增长至16.8亿美元，年均增长率为8.09%。其中，亚太地区预计将出现11.90%的高增长率。
然而，这项技术也有其挑战。实验是在真空室中进行的，距离为30厘米，但真实的太空环境需要数米的距离。还有双向喷射使油耗增加一倍的问题。
[促进空间活动的可持续性]
从长远来看，这项技术可以为太空可持续性做出重大贡献。目前，国际指南规定卫星在运行结束后五年内必须脱离轨道，但实际遵守率较低，增加了对强制脱离系统的需求。高桥教授的技术如果投入实际应用，将成为维持人类太空活动连续性的重要手段。
【术语解释】
凯斯勒综合症
这是美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒 (Donald Kessler) 于 1978 年提出的理论，其中太空碎片以链状碰撞，产生更多碎片并使某些轨道无法使用。
尖点磁场
核聚变反应堆中使用的一种磁场配置。它是一种特殊的磁场配置，具有在两个相反磁场相交点更有效地控制等离子体的特性。
低地球轨道（LEO）
国际空间站和许多人造卫星在距地面约 160 至 2,000 公里高度的轨道上运行。
等离子推进器
这是一种通过高速喷射电离气体（等离子体）产生推力的推进系统，比传统的化学燃料推进器效率更高。
脱轨
这是人造卫星或太空碎片离开轨道、重新进入地球大气层并燃烧的过程。
[参考链接]
东北大学等离子体动力学推进实验室（外部）
高桥和隆副教授领导的实验室的官方网站。提供有关等离子体力学和空间推进研究的详细信息。
欧洲航天局 (ESA) 空间环境统计（外部）
欧空局提供的有关空间碎片的最新统计数据和报告。 2025 年太空环境报告也已发布。
[参考视频]
[参考文章]
提高双向喷射等离子体推进机的性能（外部）
东北大学官方新闻稿。至于Kazutaka Takahashi副教授的研究成果，性能从8 mN提高到25 mN。
通过等离子体注入清除空间碎片（外部）
Mynavi News 的详细技术评论文章。双向等离子体注入式无极等离子体推进机的机理及问题分析
东北等离子体推进突破解决空间碎片问题（外部）
创新新闻网英文文章。东北大学的研究报告了彻底改变空间碎片清除的可能性。
[编者后记]
当你仰望夜空，看到超过13万块碎片以每秒17公里的速度从我们头顶冲过时，你有什么感觉？
事实上，innovaTopia一直在不断交流空间碎片清除技术。今年1月，Astroscale宣布开发出实用级去除技术，7月，这家英国公司装袋捕捉系统”介绍道。这些都是接触式或传统的非接触式方式。
然而，高桥教授的技术是一种应用核聚变反应堆原理的全新方法。如果说我们过去推出的技术是“太空捡垃圾”，那么这次则是一个创新的想法，可以称为“太空风清洁”。尤其值得关注的是，源自日本大学研究机构的基础研究有潜力成为未来实用技术的基础。
我们编辑部愿意和大家一起来看看这项研究在实际应用中将克服哪些挑战，以及如何进入私营企业的示范阶段。在解决空间碎片问题的各种解决方案中，您认为哪一个是最现实的？请在社交媒体上告诉我们您的意见。