Blog
Kosmiczny śmietnik
Nieczynne satelity, rakiety czy zbiorniki paliwa to tylko część spośród tysięcy śmieci bezwładnie krążących wokół Ziemi. Nad naszymi głowami lata w sumie kilka tysięcy ton złomu.
Iridium 33 to amerykański satelita telefonii satelitarnej, który krążył po naszej orbicie od 1997 r. Po 12 latach przeszedł do historii, choć chyba nie tak, jak życzyliby sobie jego twórcy. 10 lutego 2009 r., jakieś 800 km nad Syberią, zderzył się bowiem ze starym rosyjskim satelitą wojskowym Kosmos 2251 bezwładnie okrążającym naszą planetę od kilkunastu lat.
Tym samym było to pierwsze w historii zderzenie dwóch sztucznych satelitów Ziemi. Gdy ważący ponad 560 kg Iridium z impetem wpadł na dwa razy cięższą rosyjską maszynerię, w przestrzeń kosmiczną wystrzeliły tysiące większych i mniejszych odłamków. Możemy sobie tylko wyobrażać, jak musiała wyglądać kolizja przy prędkości ponad 27 tys. km/h (wodze fantazji popuścili twórcy filmu „Grawitacja”).
Wysypisko satelitów
Czy tego chcemy, czy nie, podobnych zdarzeń będzie więcej. Przez ostatnie 70 lat, czyli od czasu kiedy ludzkość po raz pierwszy wysłała w kosmos pierwszego satelitę, liczba śmieci krążących wokół naszej planety zaczyna osiągać krytyczny punkt. Europejska Agencja Kosmiczna ostrzega, że przy dzisiejszym poziomie zaśmiecenia orbit do zderzeń pomiędzy satelitami będzie dochodziło średnio co 5-9 lat.
Zagrożenie jest realne i coraz bardziej frapuje naukowców z branży. Wydawać by się mogło, że w przestrzeni kosmicznej jest tak dużo miejsca, że nawet bardzo duża liczba niedziałających satelitów powinna się pomieścić bez problemu. Okazuje się jednak, że istnieje raptem kilka preferowanych orbit, na które najczęściej wędrują satelity, i zaczyna się na nich robić tłok.
Na początku podboju kosmosu wcale nie martwiono się o jego zaśmiecenie. Uważano, że kosmiczne obiekty będą się spalać w atmosferze. Z czasem jednak okazało się, że nie wszystko i nie od razu płonie w atmosferze, a setki porzuconych obiektów latami krąży w przestrzeni okołoziemskiej.
Z ponad 3 tys. satelitów towarzyszących naszej planecie działa zaledwie 700. Najwięcej z nich wystrzelili w kosmos Amerykanie i Rosjanie. Większość to satelity komunikacyjne bądź nawigacyjne, inne służą do obserwacji Ziemi lub pogody. Pozostałe latają bezwładnie, stwarzając zagrożenie, jak choćby Vanguard I wystrzelony na średnią orbitę okołoziemską w 1958 r. Nie ma z nim łączności już od 1960 r. i do dzisiaj pozostaje śmieciem o najdłuższym stażu.
Wśród kosmicznego złomu zdarzają się zarówno zużyte rakiety wielostopniowe, puste zbiorniki paliwa, jak i przedmioty znacznie mniejszej wagi. W 1965 r. amerykański astronauta Edward White w trakcie wychodzenia ze statku Gemini 4 stracił np. rękawicę. Michael Collins zgubił w kosmosie kamerę (lata ich tam zresztą kilka). Poza tym możemy natknąć się na zwykłe śmieci, które Rosjanie wyrzucali ze stacji Mir przez 15 lat, starą szczoteczkę do zębów czy torbę z narzędziami, upuszczoną w 2008 r. przez astronautkę Heidemarie Stefanyshyn-Piper
Liczba kosmicznych śmieci nie została precyzyjnie określona. Aktualnie skatalogowano około 17 tys. obiektów, na tyle dużych czy charakterystycznych, że można było je wykryć. W praktyce dla orbit niskich wykrywa się i obserwuje obiekty większe niż kilka centymetrów. Dla orbit średnich i wysokich śledzone obiekty muszą mieć wielkość co najmniej 10-30 cm. Tak naprawdę więc liczba kosmicznych śmieci to prawdopodobnie około 30-40 tys.
Amerykańskie Dowództwo Sił Kosmicznych (AirForce Space Command) twierdzi, że śledzi tor lotu około 22 tys. odłamków różnej wielkości. Używany obecnie sprzęt umożliwia rozpoznawanie obiektów o średnicy większej niż 5 cm na niskiej orbicie okołoziemskiej i o średnicy około 50 cm na orbicie geostacjonarnej. Największe elementy dostrzegalne są nawet przez zwykły teleskop.
Satelity jak pociski
Ile w przestrzeni kosmicznej lata drobnicy wielkości około 1 cm, tego nikt nie wie. Szacunki wahają się od 300 tys. nawet do miliona. Tylko w ciągu 60 lat zanotowano 200 dużych eksplozji, które wyrzuciły w przestrzeń chmurę fragmentów poszycia, śrubek i dziesiątki podobnych części. Co chwila złom obija się również o siebie, wskutek czego pojawiają się nowe elementy.
Zagęszczenie złomu wokół Ziemi jest tak duże, że zaczyna on zagrażać wyprawom badawczym i przeszkadzać w eksploracji kosmosu. Większość obiektów porusza się z prędkością około 27 tys. km/h, więc zderzenie z nawet drobnym śmieciem może być bardzo niebezpieczne. Jeśli prędkości się zsumują, wyzwoli się energia porównywalna z siłą wybuchu nawet kilograma trotylu.
Zwiększenie liczby kosmicznych śmieci dotyczy głównie przestrzeni nad biegunami naszej planety. Tam krzyżują się bowiem orbity wielu satelitów, krążących na wysokości około 800 km. Naturalny okres deorbitacji, czyli czasu pozostałego do spalenia się w ziemskiej atmosferze, wynosi dla tej wysokości jakieś 150 lat. Naukowcy wyliczyli, że zanim to nastąpi, ryzyko kolizji z innym satelitą wynosi nawet 30%. Jeśli nic nie zrobimy, będzie jeszcze gorzej. Optymistyczny scenariusz zakłada, że w ciągu najbliższych dwóch wieków liczba kosmicznych śmieci wzrośnie o 19%. Pesymistyczny – że o 36%.
Na niebezpieczeństwo są narażone nie tylko bezzałogowe satelity, ale również ludzie. Zagrożona jest przede wszystkim Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). Oczywiście większość dużych obiektów monitoruje się na bieżąco i najzwyczajniej usuwa im się z drogi, czasami dochodzi jednak do sytuacji nieprzewidywalnych. Zaledwie miesiąc po Wspomnianej kolizji dwóch satelitów z 2009 r. astronauci z ISS musieli ewakuować się do dwóch kapsuł rosyjskich statków Sojuz z powodu zbliżających się do stacji odpadków. Pojazdy w każdej chwili mogły odłączyć się od ISS i wrócić na Ziemię. Śmieci zbyt późno zlokalizowano, aby można było wykonać unik. Na szczęście do zderzenia nie doszło, jednak od tamtej pory podobne ewakuacje astronautów przeprowadzano już kilka razy.
Nieopłacalny problem
Kosmiczne odpadki stanowią realne zagrożenie także dla ludzi na Ziemi. Czasem dochodzi do wypadków, kiedy złom dosłownie spada ludziom na głowy. Tak było w przypadku kobiety z Turley w Oklahomie, którą w 1997 r. uderzył fragment o rozmiarach 10 x 13 cm. Jak się okazało, był to odłamek wystrzelonej rok wcześniej rakiety Delta II. Tylko cudem kobieta nie odniosła większych obrażeń.
W tym samym roku w okolicy Georgetown w Teksasie spadł zbiornik paliwowy o masie 270 kg. Szczęśliwie nikogo nie trafił Stosunkowo niedawno, bo w marcu 2012 r., fragmenty kosmicznych śmieci posypały się też na ludzi w okolicach wsi Otradnienskoje, położonej w głębi syberyjskich pustkowi. Złośliwi twierdzą, że porządek ze złomem na orbicie zaczniemy robić dopiero wtedy, gdy zacznie stwarzać zagrożenie dla ruchu lotniczego.
Pytanie, czemu nie Zrobiono tego do tej pory? Odpowiedź jest prozaiczna – jak zwykle chodzi o pieniądze. – Pomijając zawiłości, które należy opracować, żeby sprowadzić śmieci z orbity, trzeba zużyć porównywalną ilość energii do tej, którą wydatkowano, by je w kosmosie umieścić. To wiąże się z wydaniem naprawdę dużych pieniędzy. Do obiektu trzeba dolecieć, przechwycić go, a następnie zmienić jego prędkość tak, aby perygeum orbity znalazło się na tyle nisko, by opór atmosfery wykonał resztę.
Środki finansowe przeznacza się głównie na monitorowanie sytuacji oraz teoretyczne opracowania. Od lat trwają prace koncepcyjne, powstają dziesiątki scenariuszy i metod dotyczących sposobów przechwycenia i deorbitacji śmieci. Aby zapanować nad problemem, wprowadzono szereg regulacji mających ograniczyć zagrożenie dla obiektów przebywających na najchętniej wykorzystywanych orbitach. I tak np. by chronić orbitę geostacjonarną, ustalono, że operator musi zagwarantować, iż pod koniec „życia” satelita przemieści się na orbitę spoczynkową. Na rakietach Ariane i Vega, wykorzystywanych przez ESA, nie można wynieść na niską orbitę satelity, którego operator nie wykaże uprzednio, że ulegnie on deorbitacji w czasie nie dłuższym niż 25 lat.
Od 2008 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) realizuje ważny program Space Situational Awareness, który dotyczy wykrywania, obserwacji i śledzenia kosmicznych śmieci oraz planetoid mogących zagrozić naszej planecie. W dużej mierze pozwala on na stałą obserwację zalegającego na orbitach złomu. Nad systemem ostrzegania przed kolizją z niebezpiecznymi odpadami pracuje także Rosyjska Agencja Kosmiczna (Roscosmos).
Nie próżnują również Amerykanie. W ramach programu Space Fence Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych koncern zbrojeniowy Lockheed Martin zbuduje radar do śledzenia kosmicznych śmieci za 1,5 mld dolarów. Są to jednak działania doraźne i skupiają się na unikaniu zagrożenia, a nie na jego wyeliminowaniu.
Na razie koszty wynikające z problemu kosmicznych śmieci nie przewyższyły kosztów ich usuwania, dlatego nie ma mocnego bodźca do podjęcia intensywnych prac na tym polu. Czas jednak działa na naszą niekorzyść i prędzej czy później trzeba będzie zrobić porządek na orbicie, aby podtrzymywać kosmiczną architekturę, bez której już nie możemy się obejść.
Ponieważ jeden kraj nie zapewni wystarczających funduszy na pozbycie się kosmicznych śmieci, szanse na powodzenie ma raczej tylko międzynarodowy projekt.
