Wyzwanie w postaci śmieci kosmicznych

Z pewnością oglądaliście kiedyś jakiś film z gatunku science fiction, ukazujący katastrofalne obrazy satelitów spadających na Ziemię, wywołujących panikę i siejących zniszczenia na ogromną skalę. Te obrazy dalekie są jednak od rzeczywistości. Ponowne wejście satelitów i śmieci kosmicznych do atmosfery ziemskiej jest zjawiskiem powszechnym oraz pożądanym, ściśle monitorowanym przez agencje kosmiczne na całym świecie i stwarzającym całkowicie znikome ryzyko dla ludności. Ale czym tak właściwie są śmieci kosmiczne?

Wyścig kosmiczny przeszedł znaczącą ewolucję: od technologicznego pojedynku między przeciwstawnymi mocarstwami w czasach zimnej wojny po obecną nową erę demokratyzacji dostępu do przestrzeni kosmicznej. Na przestrzeni wszystkich tych lat, od momentu wystrzelenia Sputnika 1 w 1957 r., orbita ziemska została zapełniona tysiącami satelitów, które odgrywają fundamentalną rolę w rozwoju życia ludzkiego, zapewniając nam kluczowe usługi telekomunikacyjne, nawigacyjne, obserwacji Ziemi, meteorologiczne itp. Każdego dnia, nie zdając sobie z tego sprawy, wchodzimy w interakcję z ponad 100 z niemal 10 000 działających satelitów.

Problem pojawia się wówczas, gdy żywotność wszystkich tych satelitów dobiega końca i zaczynają one krążyć po orbicie bez żadnej kontroli. Ponadto niektóre z nich eksplodują lub zderzają się z innymi, co powoduje, że przestrzeń zostaje wypełniona ich fragmentami. Wszystko to nazywamy właśnie śmieciami kosmicznymi. Szacuje się, że wokół Ziemi krąży ponad 1 000 000 obiektów o rozmiarze przekraczającym 1 cm, a my jesteśmy w stanie wyśledzić tylko 35 000 największych z nich.

Nagromadzenie odpadów orbitalnych stanowi namacalne zagrożenie dla przyszłych operacji kosmicznych, powodując potencjalnie kolizje i efekt kaskady znany jako zespół Kesslera, w którym zagęszczenie obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej jest wystarczające do zainicjowania łańcuchowej reakcji kolizyjnej.

Aby stawić czoła temu wyzwaniu, podejmowane są znaczne wysiłki na dwóch frontach: łagodzenia skutków oraz stosowania środków zaradczych.

Łagodzenie skutków ma na celu zapobieganie powstawaniu większej ilości śmieci kosmicznych dzięki unikaniu potencjalnych kolizji na orbicie. Można to osiągnąć poprzez stały monitoring śmieci kosmicznych oraz przeprowadzanie i koordynowanie manewrów omijających wykonywanych przez satelity.

Stosowanie środków zaradczych polega na aktywnym usuwaniu istniejących śmieci kosmicznych. W tym celu przeprowadza się kontrolowane ponowne wejścia na orbitę z niskich orbit lub wykorzystuje tzw. „orbity cmentarne” dla nieużywanych satelitów na wysokich orbitach. Niemniej jednak wielokrotnie (szczególnie w przeszłości) nie czyniono tego w przypadku większości satelitów, które wciąż krążą po wysoce zatłoczonych orbitach bez żadnej kontroli. W takich przypadkach wykorzystuje się tzw. satelity „dźwigowe”, które w kontrolowany sposób zbierają i usuwają odpady. Jednak technologie niezbędne do przeprowadzenia tego aktywnego czyszczenia przestrzeni znajdują się wciąż na etapie rozwoju i stoją w obliczu znaczących wyzwań.

Niestety większość powracających na Ziemię śmieci kosmicznych nie podlega obecnie żadnej kontroli. Faktycznie obiekty znajdujące się na niskich orbitach (na wysokości poniżej 1000 km) w naturalny sposób powrócą do atmosfery po upływie kilku miesięcy lub lat. Dzieje się tak na skutek tarcia o górne warstwy atmosfery, które sprawia, że wysokość poruszającego się po torze spiralnym satelity ulega stopniowemu zmniejszeniu.

Do tego stopnia, że ​​co tydzień do atmosfery wchodzi ponownie stary satelita ważący ponad tonę (gabaryty samochodu), a dwa razy w roku czyni to stary satelita ważący ponad pięć ton (wielkość autobusu).

Jednakże ryzyko, że śmieci kosmiczne wyrządzą krzywdę ludziom, gdy ponownie dotrą na Ziemię, jest niezwykle niskie. Szacuje się, że prawdopodobieństwo, iż coś się komukolwiek z tego powodu przydarzy (spośród 8 miliardów ludzi na naszej planecie) wynosi 2% rocznie. Można to przełożyć na fakt, że każdy z nas ma przez całe życie jedną na ponad miliard szans na to, że zostanie trafiony odpadem kosmicznym, co jest mniej prawdopodobne niż zagranie w totolotka tylko dwa razy w życiu i trafienie za każdym razem „szóstki”. Prowadzi nas to do istotnej konkluzji: prawdziwy problem ze śmieciami kosmicznymi nie istnieje tu, na Ziemi, ale tam wyżej, w kosmosie. 

Niedawno miały miejsce dwa znaczące ponowne wejścia w atmosferę ziemską: satelity Heritage ERS-2 Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), nieczynnego już od 2011 r., oraz pakietu akumulatorów wyrzuconego przez Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) w 2021 r. Każdy z tych obiektów ważył ponad dwie tony. Obydwa ponowne wejścia w atmosferę (podobnie jak wiele innych) były monitorowane przez agencje kosmiczne na całym świecie i w żadnym przypadku nie doszło do żadnych uszkodzeń, gdyż oba obiekty ostatecznie spadły do morza.

Zarządzanie śmieciami kosmicznymi i ochrona środowiska orbitalnego są niezbędne do zapewnienia ciągłości korzyści, jakie ludzkość czerpie z satelitów. Musimy nieustannie pracować nad tym, aby przestrzeń kosmiczna była bezpiecznym środowiskiem i dostępnym zasobem dla przyszłych pokoleń. To zaangażowanie w zrównoważony rozwój przestrzeni kosmicznej podkreśla potrzebę współpracy na poziomie globalnym oraz wprowadzania ciągłych innowacji w celu zachowania tego jakże istotnego, wspólnego zasobu.

Autor(ka): Alberto Águeda