Kesslerin oireyhtymä: jäämme hitaasti loukkuun avaruusromun sateenvarjon alle

Syyskuussa 2019 kaksi satelliittia noin 200 mailia planeetan pinnan yläpuolella. zoomaavat toisiaan kohti jyrkällä nopeudella 32 000 mailia tunnissa. Toinen oli Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Aeolus-maanhavainnointisatelliitti ja toinen oli yksi SpaceX: n Starlink-satelliitit, ja kun molemmat kiihtyivät kohti samaa avaruuden aluetta, tutkijat arvioivat todennäköisyydeksi 1:1000, että ne törmäävät.

Yhdysvaltain ilmavoimat näkivät kahden satelliitin matkaavan toisiaan kohti ja varoittivat molempia organisaatioita, mutta SpaceX: n viestintäjärjestelmiensä "vikaksi" johtuen se kieltäytyi ryhtymästä toimiin. Jos satelliitit olisivat törmänneet, molemmat olisivat hävinneet kokonaan – ja törmäys olisi heittänyt miljoonia pieniä ja suuria roskanpalasia, jotka lentävät avaruuteen. Kuvittele aloituskohtaus

elokuva Painovoima, ja vahvista nyt sitä suuruusluokkaa.

Meidän kaikkien onneksi ESA pystyi ohjaamaan satelliittiaan välttääkseen törmäyksen, ja molemmat satelliitit jatkavat nyt turvallisesti kiertoradoillaan. Tämä läheinen kutsu näyttää kuitenkin, mitä voi tapahtua, kun tila täyttyy liian täynnä. Kun tuhannet tai jopa miljoonat esineet lentävät planeettamme ympäri valtavilla nopeuksilla, törmäysten mahdollisuus on suuri.

Tutkimme, mitä seurauksia tästä avaruudessa kelluvasta avaruusromusta on, ja saimme Donaldilta sisäpiirin. Kessler, entinen NASA: n orbitaalijätteen tutkimukseen erikoistutkija ja yksi maailman johtavista avaruuden asiantuntijoista roskia.

Roska ansa

Kun satelliitti rikkoutuu, kukaan ei yleensä nouse avaruuteen korjaamaan sitä. Kun raketti heittää pois yhden asteistaan, se jätetään kellumaan minne tahansa se sinkoutuu. Ja kun kaksi kiertoradalla olevaa kohdetta törmäävät toisiinsa, ne voivat tuottaa kirjaimellisesti miljoonia pieniä hiukkasia, jotka lentävät avaruuteen ja päätyvät kiertämään maata.

Kaikki tämä pois heitetty materiaali tunnetaan yhteisesti avaruusromuna. Se on roskaa, jonka olemme jättäneet planeettamme ympärillä olevaan tilaan, ja se kasvaa joka vuosi.

1970-luvun lopulla, kun avaruusromun tutkimus oli vasta alkamassa, Kessler ehdotti pelottavaa mahdollisuutta: että jonain päivänä voi olla niin paljon romua matalalla maan kiertoradalla, jonka törmäykset väistyivät, kunnes oli vaikeaa tai mahdotonta laukaista satelliitteja ilman, että niihin törmää roskia. Meistä tulisi pohjimmiltaan vankeja omalla planeetallamme, eikä meillä olisi ketään muuta kuin itseämme syyttää.

Yhteentörmäyksiä on tapahtunut ennenkin ja tulee todennäköisesti toistumaan

Jos huolet roskista tai SpaceX- ja ESA-satelliittien mahdollisesti törmäämisestä kuulostivat on sinulle ylipaisutettu, on syytä huomata, että satelliitit ovat törmänneet aiemmin kauheisiin seuraukset.

Vuonna 2009, kaksi satelliittia törmäsi hämmästyttävällä nopeudella 11 700 metriä sekunnissa (26 000 mailia tunnissa), ei ainoastaan ​​tuhoamalla molempia esineitä, vaan myös levittäen valtavan roskakentän niiden kahdelle kiertoradalle ja niiden ulkopuolelle. Yksi satelliiteista kuului viestintäsatelliittien Iridium-konstellaatioon ja toinen oli deaktivoitu Venäjän avaruusvoimien Kosmos-satelliitti. Kosmos-satelliitti oli heitetty pois ja jätetty kiertoradalle aikana, jolloin harvat ihmiset ottivat roskien uhan vakavasti.

Tämä tapaus herätti ihmiset roskien aiheuttaman uhan vakavuuteen. Se ei vain voinut tuhota kalliita satelliitteja, vaan törmäys pahensi ongelmaa paljon: NASA arvioi, että tapahtuma loi 1000 kappaletta roskia kooltaan yli 10 senttimetriä, jotka voivat edelleen uhata muita satelliitteja tuhansia vuosia.

Roskat uhkaavat sekä kansainvälistä avaruusasemaa että Hubble-avaruusteleskooppia

On kaksi tärkeää asiaa, jotka on otettava huomioon, kun kyse on avaruuden ylikuormituksesta. Ensimmäinen on se, kuinka avaruusromut voivat vaikuttaa jo Maan kiertoradalla oleviin aluksiin, kuten kansainväliseen avaruusasemaan (ISS). ISS sijaitsee erittäin matalalla kiertoradalla, keskimääräisellä 330 kilometrin (205 mailin) ​​korkeudella, mikä saa sen räjähtämään suuren avaruusromun keskelle. ISS on erityisen herkkä roskien iskuille, koska se on niin suuri, joten se piti suunnitella kestämään jopa 1 cm: n kokoisten roskien iskuja.

Käsitelläkseen muiden roskien uhkaa ISS tarkkailee mahdollisia vaikutuksia ja siirtyy pois tieltä. "Avaruusasema oli ensimmäinen, joka alkoi tehdä liikkeitä välttääkseen kaikkea, mikä oli lähellä sitä." Kessler selitti: "Mutta näiden liikkeiden ongelmana on, että et voi ennustaa, että siellä on a törmäys. Seurantatarkkuus on vain sen verran tarkka, että voidaan sanoa, että jokin ohittaa epämiellyttävän läheltäsi ja että törmäyksen todennäköisyys on olemassa. Joten he tekevät liikkeitä näissä olosuhteissa."

ISS: n tapauksessa on tärkeää olla erityisen varovainen, koska se on niin suuri ja koska ihmishenget ovat vaakalaudalla. Myös kaikki muut matalalla maapallon kiertoradalla olevat kohteet kannattaa harkita, kuten Hubble-teleskooppi, joka kiertää noin 545 kilometrin (340 mailia) korkeudella, ja muita miehitettyjä ja miehittämättömiä tehtäviä. Eikä tässä edes mainita kaikkia satelliitteja, jotka istuvat korkeammalla geosynkronisella kiertoradalla, missä on myös roskaongelma.

Voivatko roskat muuttua niin pahoiksi, että ne estävät satelliittien laukaisut kokonaan?

Toinen harkittava asia on se, kuinka roskat vaikuttavat tuleviin laukaisuihin. Mitä tulee matkaan kaukaisille planeetoille, kun jätät Maan taaksesi, matkustat roskakentän läpi niin lyhyen ajan, että se ei todennäköisesti aiheuta ongelmia. Ongelma syntyy, kun tarkastellaan esineitä, jotka pysyvät pysyvästi roskakentillä, kuten satelliitteja ja miehitettyjä tai miehittämättömiä avaruustehtäviä.

"Voit ylittää kadun paljon turvallisemmin kuin asua sen keskellä", Kessler selittää.

Tällä hetkellä kysymystä pohditaan enimmäkseen talouden näkökulmasta. Pohjimmiltaan, kun roskat pahenevat, satelliittien laukaisu tulee yhä kalliimmaksi. Mutta mitä tämän jälkeen tapahtuu, ei vielä tiedetä, koska tätä aihetta ei ole tutkittu.

"Kukaan ei ole koskaan keksinyt vastausta kysymykseen "kuinka huono ympäristö on liian huono [että satelliittien laukaisu on mahdollista]?", Kessler sanoi. On elintärkeää, että tähän kysymykseen vastataan, ennen kuin voimme olla varmoja siitä, missä vaiheessa avaruusromut estävät meitä lähettämästä esineitä kokonaan kiertoradalle.

Ongelman korjaamiseksi tarvitsemme nyt aggressiivisia toimia

Jos aiomme korjata tämän ongelman, emme voi vain pitää sormiamme ristissä ja toivoa parasta. Voidakseen todella käsitellä roskaongelmaa, Kessler sanoo, "täytyy olla aggressiivisempia toimia."

Kiireellisin kysymys on lainsäädäntö. On olemassa sovitut ohjeet roskien vähentämiseen, kuten ohje, että mikä tahansa laukaistaan ​​kiertoradalle alle 2000 kilometrin (1240 mailia) on palattava ilmakehään palaakseen 25 vuoden kuluessa tehtävästään valmistuminen. Tämä siirtää vastuun esineiden poistamisesta yritykselle tai virastolle, joka ne käynnistää.

Mutta nykyisessä muodossaan nämä ovat suuntaviivoja eivätkä lakeja. Kessler ehdottaa, että jätteiden poistoa koskevat ohjeet tulisi tehdä säännöiksi ja määrätä seuraamuksia organisaatioille, jotka eivät noudata niitä. Tämä rohkaisisi ihmisiä seuraamaan niitä kaikkien hyödyksi.

Ei kuitenkaan välttämättä riitä, että kaikki noudattavat nykyisiä ohjeita. "Muissa tutkimuksissa on tullut sama johtopäätös: Vaikka kaikki noudattaisivatkin sääntöjä, se ei riittäisi pysäyttämään roskien kasvua", Kessler sanoi. Tämä johtuu siitä, että törmäyksiä tapahtuu edelleen ja syntyy yhä enemmän pieniä roskakappaleita.

Tästä syystä tarvitsemme vaiheen kaksi: poistaa suurimmat 500 roskaa kiertoradalta. Nämä ovat isoja kappaleita, joita on suhteellisen helppo jäljittää ja joiden tiedämme aiheuttavan suurimman vaaran. Ja tässä tulee uusi tekniikka käyttöön.

Uudet teknologiat voivat auttaa meitä puhdistamaan toimintaamme

Kessler viittasi NASAn tutkijoiden paperiin J.C. Liou ja N.L. Johnson vuodelta 2006, jossa tarkasteltiin, mitä avaruusromun poistaminen vaatisi. "Jos aloittaisimme ensi vuonna ja poistaisimme viisi esinettä vuodessa seuraavan 100 vuoden ajan", Kessler sanoi, "se vakauttaisi kiertoradan ympäristöä."

Suurten esineiden noutaminen kiertoradalta on kuitenkin erittäin haastavaa. "Näitä esineitä ei ole suunniteltu tarttuvaksi", Kessler selitti, "ja monet niistä pyörivät. Ennen kuin voit tarttua esineeseen, sinun on lopetettava pyöriminen. Ja jotkut näistä ovat koulubussin kokoisia."

Yksi ehdotus tämän ongelman ratkaisemiseksi on luoda satelliitteja palveleva laitos, jossa satelliitit toimivat voitaisiin ylläpitää ja korjata niiden käyttöiän pidentämiseksi, mikä luo pidemmän ajanjakson ennen kuin niistä tulee roskaa. Samaa laitetta voitaisiin käyttää jopa esineiden laskemiseen kiertoradalta, kun niitä ei enää tarvita.

Myös muita ideoita roskien poistamisesta on työn alla, kuten Poista DEBRIS-satelliittiprojekti joka testaa roskien talteenottomenetelmiä, mukaan lukien verkot, harppuunat ja visioon perustuva navigointi. Myös Euroopan avaruusjärjestö on tutkii roskien poistoa yhdessä Astroscale-yrityksen kanssa kokeilemalla telakointimekanismin lisäämistä satelliitteihin ennen laukaisua, jotta ne olisi helpompi saada kiinni satelliiteista.

Kansainvälinen kysymys, joka vaatii kansainvälistä yhteistyötä

Kuten ilmastonmuutoksen haaste, myös avaruusromuongelma on kansainvälinen ongelma, jonka ratkaiseminen edellyttää kansainvälistä yhteistyötä. Jos haluamme jatkossakin käyttää tilaa tieteelliseen tutkimukseen sekä mahdollistavaan teknologiaan, kuten tietoliikenne ja GPS, meidän on löydettävä keino korjata osa jo aiheuttamistamme vahingoista – sekä löydettävä uusia ratkaisuja tulevaisuutta.

Vaikka emme todennäköisesti juutu maan päälle ja menetämme täysin kykyämme matkustaa muille planeetoille koska tahansa pian olemassa oleva roskakenttä planeetan ympärillä voi vaikuttaa suoraan kykyymme opiskella tilaa. "Enimmäkseen sattuu se, että se ei menetä pääsyä muille planeetoille, vaan Hubble-teleskoopin menettäminen", Kessler sanoi. "Se voi lopulta muuttua vain roskanpalaksi. Tieteellinen uteliaisuutemme on vaarassa."

Toimittajien suositukset

• Rannalle upotettu auton kokoinen esine voi olla avaruusromua
• Avaruusasema joutui väistämään kiertoradan roskia maanantai-iltana
• SpaceX-dokumentti historiallisesta tehtävästä saapuu Netflixiin
• NASA painaa riskiä, ​​kun vanhan raketin roska kulkee kohti avaruusasemaa
• Olemme menossa punaiselle planeetalle! Kaikki menneet, nykyiset ja tulevat tehtävät Marsiin