Kosmiczne śmieci – czy zbagatelizowany problem zaczyna nas przerastać?

0

Kosmiczne śmieci stanowią temat niemal tak stary jak same loty kosmiczne. Drobne elementy urządzeń, nieczynne satelity, a nawet całe wypalone stopnie rakiet nośnych zalegają na orbitach okołoziemskich, stanowiąc w najlepszym razie nieistotną przeszkodę, a w najgorszym – poważne zagrożenie dla misji pojazdów kosmicznych, także załogowych. Choć obecnie kwestia ta zaczyna być dostrzegana i stosuje się już procedury mające zminimalizować powstawanie nowych “śmieci”, to ludzkość nadal jest daleka od rozwiązania problemu, który wydaje się narastać – być może szybciej niż do tej pory uważano.

Zagrożenie kosmicznymi śmieciami nie jest jednakowe – wiele zależy od ich wielkości. W przypadku dużych obiektów o średnicy kilku centymetrów lub większych problem istnieje, ale może być do pewnego stopnia kontrolowany – systemy śledzenia radarowego są w stanie je wykrywać, dzięki czemu ryzyko ich kolizji z obiektami takimi jak satelity czy pojazdy kosmiczne jest stosunkowo nieduże. Tym bardziej, że pojazdy te mogą wykonywać manewry unikowe, zmieniając nieco swoje orbity, aby minąć zagrożenie w bezpiecznej odległości.

Odmienna sytuacja zachodzi w przypadku bardzo małych odłamków, których śledzenie jest bardzo trudne lub wręcz niemożliwe. Ponieważ wszystkie te niewielkie obiekty krążą na orbicie okołoziemskiej przez długi czas i posiadają dużą prędkość – są groźne dla wszystkich innych pojazdów i satelitów. Dokładny wymiar tego zagrożenia nie jest jednak znany – jedyne informacje na ten temat pochodzą z analiz niewielkich impaktów w elementy promów kosmicznych, co z oczywistych względów stanowi materiał dość wybiórczy. Zazwyczaj jednak nie uważano tego za bardzo poważne zagrożenie – przestrzeń kosmiczna jest bowiem ogromna.

Stany Zjednoczone i Chiny posunęły się nawet do prób broni ASAT (antysatelitarnej), co każdorazowo powodowało powstanie następnych populacji odłamków, groźniejszych w przypadku testu chińskiego, który został przeprowadzony na wyższej orbicie, która nie oczyszcza się tak szybko w wyniku szczątkowego oporu atmosferycznego. Co więcej, test ten wygenerował około 3000 niewielkich śmieci kosmicznych, niemal dwukrotnie podnosząc liczbę wszystkich odłamków powstałych przez fragmentację większych obiektów.

Także zderzenie dwóch satelitów – nieużywanego Kosmosu 2251 oraz urządzenia Iridium 33 – wygenerowało kolejne chmury kosmicznych śmieci. Tym razem na orbicie znalazło się następne 2 tysiące odłamków, dodatkowo znajdujących się na wysokości około 800 kilometrów – zatem ponownie, jak miało to miejsce w przypadku testu chińskiego, pozostaną one w przestrzeni kosmicznej przez długi czas. Zderzenie wywołało falę strachu dotyczącego przyszłości misji kosmicznych oraz obawy o realizację katastrofalnej wizji syndromu Kesslera – kaskadowego efektu, w którym odłamki satelitów uderzając w inne obiekty, generują kolejne odłamki, do momentu unicestwienia większości urządzeń na orbitach okołoziemskich. Obawy te były jednak krótkotrwałe.

Niedawno zakończona misja niewielkiego, 9-metrowego pojazdu kosmicznego X-37B, może jednakże diametralnie zmienić nasze postrzeganie przestrzeni w pobliżu Ziemi. Po analizie poszycia odkryto bowiem aż siedem miejsc, gdzie ten mały wahadłowiec zderzył się z drobnymi odłamkami kosmicznych śmieci. A przecież jego pobyt na orbicie wcale nie należał do długich – X-37B powrócił po upłynięciu zaledwie 220 dni, a więc po około 7 miesiącach. Jest to tylko nieco ponad miesiąc dłużej niż typowy pobyt rosyjskich pojazdów Sojuz, które cumują do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej na okres około pół roku.

Jest więc możliwe, że zagrożenie jest większe niż się do tej pory uważało, a koncepcje, które w tej chwili znajdują się jedynie w sferze projektów lub eksperymentów, będą musiały zostać zrealizowane w pełnej skali, by można było dalej myśleć o bezpiecznej eksploracji przestrzeni kosmicznej oraz wykorzystywaniu technologii satelitarnych. W najbliższych latach jest prawdopodobne, że nacisk na “oczyszczanie” orbit będzie rósł – oznacza to zastosowanie nowych technik deorbitacji w kolejnych generacjach satelitów, a także sposobów na neutralizację już wystrzelonych obiektów.

Jedną z takich technik może być system oparty o rozkładany “żagiel”, który zwiększy szczątkowy opór atmosferyczny i skróci tym samym okres przebywania satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej. Prace nad rozwiązaniem tego typu są obecnie prowadzone między innymi w Wielkiej Brytanii, Japonii oraz Polsce. Na przyszły rok planuje się lot niewielkiego polskiego satelity demonstracyjnego, powstałego na Politechnice Warszawskiej, który po wyniesieniu rakietą Vega przetestuje tę koncepcję w praktyce.

Miną jednak lata zanim nowe rozwiązania znajdą zastosowanie w skali większej niż demonstracyjna, tymczasem wraz ze wzrostem ilości misji kosmicznych, ilość kosmicznych śmieci będzie nadal rosnąć i podobnie wzrastać będzie ryzyko zderzeń.

W tej perspektywie zaobserwowane uderzenia w poszycie tak niedużego pojazdu jak X-37B i w tak krótkim czasie może stanowić ostrzeżenie, że czas na znalezienie najlepszego rozwiązania powoli zbliża się do końca i zagrożenie zderzeniami – zwłaszcza z niewielkimi śmieciami – jest znacznie większe niż się obecnie zakłada.

Prace przy promie X-37B po lądowaniu (Air Force Space Command)

Comments are closed.