許多退役衛星的命運就是在失去控制的情況下翻滾着度過其最後幾年。燃料管線可能會爆裂，或者太陽風可能會激增，或者可能有來自大氣層外部的阻力–除非航天器被設計成某種方式來保持其自然穩定，否則很有可能它將開始翻轉到底。
這是一個問題，因為地球軌道正變得越來越擁擠。工程師們想把舊的太空垃圾集中起來，但是他們無法安全地到達它們，尤其是當它們不穩定的時候。歐空局表示，現在有大約30000個“碎片物體”在地球軌道上被追蹤–廢棄的衛星，廢舊的火箭級，在太空中被撞飛的碎片。還可能有90萬個較小的軌道碎片–從鬆動的螺栓到油漆斑點到絕緣體碎片，無所不包。它們可能不到10厘米長，但如果它們以軌道速度撞擊，仍然可以摧毀一個健康的衛星。
麻省理工學院航空和航天學副教授Richard Linares說：“隨着更多的衛星被發射，我們可能會遇到更多的情況，我們有一顆失效的衛星，佔據了一個有價值的軌道。”他是一個名為TumbleDock/ROAM的美國和德國項目的一部分，研究如何將翻滾的衛星聚集起來並使其穩定，以便它們能夠脫離軌道，或者在某些情況下，甚至可能被補充燃料或修理。
工程師已經忍受了幾十年的軌道碎片，但Linares說情況正在發生變化。首先，衛星技術正變得越來越經濟實惠–例如SpaceX，該公司今年到目前為止每周發射40顆衛星。另一方面，他說，這些衛星提供的經濟利益–高速互聯網、全球定位系統、氣候和作物監測以及其他應用–如果撞擊的風險不斷增加，將會受到威脅。
Linares表示：“我認為在未來幾年裡，我們將擁有對空間碎片採取行動的技術。而且有經濟驅動力，將激勵公司去做這件事。”
TumbleDock/ROAM團隊剛剛完成了在國際空間站艙內的一系列測試，使用美國宇航局（NASA）的機器人Astrobees來代替翻滾的衛星和被派去捕捉它的“追趕者”航天器。其目的是：找出算法，使“追趕者”能夠找到其目標，確定其翻滾速度，並計算出最安全和最有效的方法。
“外面有大量的大型碎片，”麻省理工學院團隊的博士生Keenan Albee說。“看看他們中的一些人，如果你的方法不正確，他們的大型太陽能電池板就會隨時捶打你。”
研究人員很早就決定，追捕飛行器需要有足夠的自主權，以便獨自接近一顆失效的衛星。即使是最大的衛星，由於距離太遠，地面跟蹤站也無法精確地跟蹤其姿態。“追趕者”航天器也許配備了導航相機、激光雷達和其他傳感器，將需要實時地完成這項工作。
“衛星的翻滾運動可能相當複雜，”該項目的主要研究人員、來自德國航空航天中心（DLR）Roberto Lampariello說：“而如果你想確保你在接近接合點時不會與任何附屬物相撞，擁有一種自主的引導方法，我認為是非常有吸引力的。”
Astrobee在空間站的測試表明，至少在原則上是可以做到的。每個Astrobee機器人都是一個立方體，邊長約30厘米，配有導航相機、壓縮空氣推進器和驍龍處理器，很像你在智能手機中找到的東西。在上個月的最新測試中，美國宇航局宇航員Mark Vande Hei將兩個Astrobees設置在相隔幾米的地方。然後它們從地面上的Albee那裡接受指令。他開始試運行，一個機器人翻滾，另一個試圖與之會合。在過程中出現了一些故障；Astrobees需要幫助確定它們相對於空間站牆壁的精確位置。但測試的結果是有希望的。
研究人員表示，下一步是確定追趕的航天器如何最好地抓住它的目標，如果它是一塊沒有對接機制的碎片，這就特別困難。多年來的其他計劃涉及大網或激光；TumbleDock/ROAM團隊成員說，他們對利用原子之間的范德華力的抓取器很感興趣，這可以幫助壁虎附着在一個陡峭的表面。
更大的問題是，如何將像這樣的實驗轉化為實際的解決方案，以解決一個日益增長的的問題。低地球軌道已經足夠擁擠，時間也足夠長，衛星製造商在他們的飛行器上增加了屏蔽裝置，空間機構不斷掃描天空以防止發生險情。雖然目前只有少數衛星被實際粉碎的情況，但是這個問題已經變得越來越昂貴，而且在某些情況下還很危險。迄今為止，SpaceX已經發射了2000顆Starlink互聯網衛星，可能還會發射30000顆，其他公司（如亞馬遜）也在競相追趕。他們看到了該領域的利潤。
麻省理工學院的Linares 說，事實上，這就是值得弄清楚太空垃圾問題的原因。他說：“這些軌道有價值是有原因的。公司可能花費數十億來發射新的衛星–不希望它們受到舊衛星的威脅。”
“如果你的公司從一個軌道帶中受益，”他說，“那麼你可能最好找人替你清理一下。”