Śmieci na orbicie (maj 2016)

W ostatnich paru miesiącach doszło do kilku zdarzeń związanych z “kosmicznymi śmieciami”.  

Rośnie natomiast ilość innych obiektów na orbicie: satelitów oraz górnych stopni rakiet. Wciąż bardzo dużo górnych stopni rakiet nie jest deorbitowanych po zakończeniu swojej pracy. Są to dość duże obiekty, w których znajduje się kilka typów zbiorników. Te zbiorniki – jeśli nie została wykonana prawidłowo pasywacja – mogą eksplodować w późniejszym czasie, stając się nowym źródłem “kosmicznych śmieci”. Takie sytuacje dość często występują z rosyjskim górnym stopniem Briz-M.

Następują także fragmentacje kolejnych obiektów na orbicie. W ostatnich miesiącach najpoważniejsze wydarzenia to fragmentacja satelitów NOAA-16 (25.11.2015) i Astro-H (26.03.2016), fragmentacja silnika DM czwartego stopnia rakiety Proton (26.03.2016) oraz fragmentacja (23.12.2015) i eksplozja (16.01.2016) dwóch stopni Briz-M. Szczątki uwolnione z satelity NOAA-16 pozostaną na orbicie przez długi czas, liczony w dekadach, ponieważ ten satelita krążył na orbicie o wysokości około 850 km.

Z kolei eksplozja stopnia Briz-M nastąpiła blisko orbity geosynchronicznej (której szczególnym przypadkiem jest orbita geostacjonarna, GEO), na której przebywają duże (i bardzo kosztowne) satelity telekomunikacyjne oraz meteorologiczne. Jak na razie żaden z wykrytych szczątków nie grozi bezpośrednio satelitom, obecność tych fragmentów podnosi jednak ryzyko kolizji w dalszej przyszłości. Warto tu dodać, że okolice orbity geosynchronicznej są trudniejsze w monitorowaniu, w szczególności małych odłamków.

Ślad po kolizji na jednym z okien modułu Cupola / Credits – Tim Peake, ESA

Do maja tego roku nastąpiło też jedno (wykryte) uderzenie szczątku w Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). W jedną z szyb modułu Cupola (stanowisko obserwacyjne ISS) uderzył mały obiekt. W wyniku uderzenia powstał mały “krater” o średnicy kilku milimetrów. To uderzenie nie wywołało szkód na Stacji – okna modułu Cupola zostały zaprojektowane do wytrzymania uderzeń małych “kosmicznych śmieci”.

Ponadto, niektóre nowe publikacje sugerują, że ilość szczątków na wysokości pomiędzy 700 a 900 km nad Ziemią będzie wciąż rosnąć, nawet jeśli żaden nowy satelita nie znajdzie się w tej przestrzeni w najbliższych stu latach. Te szczątki będą pochodzić od dalszych fragmentacji istniejących już obiektów, np. jako odpadanie małych drobin, takich jak kawałki farby czy izolacji termicznej, odpryski po uderzeniach mikrometeorytów, jak i dużych wydarzeń, takich jak zderzenia różnych obiektów czy wybuchy elementów pokładowych (zbiorniki paliwa lub baterie).

W najbliższych latach na orbitach o wysokościach z przedziału 700 – 900 km pojawi się wiele nowych satelitów, przede wszystkim z uwagi na wiele zalet, m.in. dla obserwacji Ziemi oraz telekomunikacji, Oznacza to, że te orbity będą jeszcze bardziej zapełnione, co podnosić będzie ryzyko kolizji.

Monitorowanie “kosmicznych śmieci”, ocena ryzyka kolizji, prognozowanie zmian w ilości szczątków oraz identyfikacja nowych źródeł obiektów to duże wyzwania, realizowane w ramach programów SSA (Space Situational Awareness) przez wiele agencji kosmicznych. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) również rozwija swój program SSA, w którym uczestniczy Polska.

(NASA, PFA)