Kesslerov sindrom: polako se zarobljavamo pod kišobranom svemirskog smeća

U rujnu 2019. dva su satelita bila približno 200 milja iznad površine planeta zumirajući jedno prema drugome vrtoglavom brzinom od 32 000 milja na sat. Jedan je bio satelit za promatranje Zemlje Aeolus Europske svemirske agencije (ESA), a drugi je bio jedan od SpaceX-ovi sateliti Starlink, i dok oba jure prema istom području svemira, znanstvenici su procijenili vjerojatnost 1 prema 1000 da će se sudariti.

Zračne snage SAD-a vidjele su dva satelita kako idu jedan prema drugome i upozorile su obje organizacije, ali zbog onoga što je SpaceX opisao kao "bug" u svojim komunikacijskim sustavima, odbilo je poduzeti bilo kakvu akciju. Da su se sateliti srušili, oba bi bila u potpunosti izbrisana - a udar bi izbacio milijune malih i velikih komada krhotina koji su se vrtjeli u svemir. Zamislite uvodnu scenu iz

film Gravitacija, a sada to pojačajte za red veličine.

Na sreću svih nas, ESA je uspjela manevrirati svojim satelitom kako bi izbjegla sudar, a oba satelita sada nastavljaju sigurno u svojim orbitama. Međutim, ovaj bliski poziv pokazuje što se može dogoditi kada prostor postane prepun. Kada tisuće ili čak milijuni objekata lete oko našeg planeta ogromnim brzinama, mogućnost sudara je velika.

Istražili smo koje su posljedice svemirskog otpada koji lebdi u svemiru i saznali iznutra od Donalda Kessler, bivši NASA-in viši znanstvenik za istraživanje orbitalnog otpada i jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za svemir krhotine.

Zamka za smeće

Kad se satelit pokvari, uglavnom nitko ne ide u svemir da ga popravi. Kada raketa odbaci jedan od svojih stupnjeva, stupanj je ostavljen da pluta gdje god se izbaci. A kada se dva objekta u orbiti sudare, mogu proizvesti doslovno milijune malih čestica koje odlete u svemir i završe u orbiti oko Zemlje.

Sav ovaj odbačeni materijal zajednički je poznat kao svemirski otpad. To je smeće koje smo ostavili u svemiru oko naše planete, a svake godine raste.

U kasnim 1970-ima, kada su istraživanja svemirskog otpada tek počinjala, Kessler je predložio zastrašujuću mogućnost: da bi jednog dana moglo biti toliko smeće u niskoj zemljinoj orbiti da bi se sudari nizali sve dok nije bilo teško ili nemoguće lansirati satelite bez da ih udari krhotine. U biti bismo postali zatvorenici na vlastitoj planeti i nikoga osim sebe ne bismo mogli kriviti.

Sudari su se već događali i vjerojatno će se ponovno dogoditi

Ako su brige o krhotinama ili potencijalnom sudaru satelita SpaceX-a i ESA-e zvučale Prenapuhano za vas, vrijedi napomenuti da su se sateliti u prošlosti sudarali s užasnim posljedice.

2009. god. sudarila su se dva satelita nevjerojatnom brzinom od 11.700 metara u sekundi (26.000 milja na sat), ne samo uništavajući oba objekta, već i razmazujući golemo polje krhotina preko njihove dvije orbite i dalje. Jedan od satelita bio je dio konstelacije komunikacijskih satelita Iridium, a jedan je bio deaktivirani satelit Kosmos ruskih svemirskih snaga. Satelit Kosmos bio je odbačen i ostavljen u orbiti u vrijeme kada je malo ljudi ozbiljno shvaćalo prijetnju krhotina.

Ovaj je incident probudio ljude da shvate ozbiljnost prijetnje koju predstavljaju krhotine. Ne samo da bi mogao uništiti skupe satelite, već je sudar dodatno pogoršao problem: NASA je procijenila da je događaj stvorio 1000 komada krhotina veći od 10 centimetara koji bi mogao nastaviti prijetiti drugim satelitima tisućama godina.

Krhotine prijete i Međunarodnoj svemirskoj postaji i svemirskom teleskopu Hubble

Dva su glavna problema koja treba razmotriti kada se radi o prenapučenosti prostora. Prvo je kako svemirski otpad može utjecati na letjelice koje su već u orbiti oko Zemlje, poput Međunarodne svemirske postaje (ISS). ISS se nalazi u vrlo niskoj zemljinoj orbiti, na srednjoj visini od 330 kilometara (205 milja), što ga stavlja u središte mnoštva svemirskog otpada. ISS je posebno osjetljiv na udare krhotina jer je toliko velik, pa je morao biti dizajniran da izdrži udare krhotina veličine do 1 cm.

Kako bi se nosio s prijetnjom drugih krhotina, ISS prati moguće udare i miče se s puta. “Svemirska postaja prva je počela izvoditi manevre kako bi izbjegla sve što joj se približi.” Kessler je objasnio, "ali problem s tim manevrima je taj što ne možete predvidjeti da će doći do sudar. Preciznost praćenja dovoljna je samo da kaže da će nešto proći neugodno blizu vas i da postoji vjerojatnost sudara. Dakle, oni će izvoditi manevre pod tim okolnostima.”

U slučaju ISS-a, važno je biti posebno oprezan jer je tako velik i jer su ljudski životi u pitanju. Tu su i svi drugi objekti u niskoj Zemljinoj orbiti koje treba razmotriti, poput Hubble teleskopa koji kruži na oko 545 kilometara (340 milja) i drugih misija s posadom i bez posade. A to čak ni ne spominje sve satelite koji se nalaze na višoj geosinkronoj orbiti, gdje također postoji problem krhotina.

Mogu li krhotine postati toliko loše da u potpunosti spriječe lansiranje satelita?

Drugo pitanje koje treba razmotriti je kako će ostaci utjecati na buduća lansiranja. Što se tiče putovanja na daleke planete, kada ostavite Zemlju iza sebe, putujete kroz polje krhotina tako kratko vrijeme da je manje vjerojatno da će uzrokovati problem. Problem nastaje kada gledate objekte koji trajno ostaju unutar polja krhotina, poput satelita i svemirskih misija s posadom ili bez posade.

"Možete prijeći ulicu puno sigurnije nego živjeti usred nje", objašnjava Kessler.

Trenutno se o ovom pitanju uglavnom razmišlja u smislu ekonomije. U biti, kako se krhotine pogoršavaju, lansiranje satelita postat će sve skuplje. Ali što će se dogoditi dalje od toga još je nepoznanica zbog nedostatka istraživanja ove teme.

"Nitko nikada nije došao do odgovora 'koliko je loše okruženje previše loše [da bi lansiranje satelita bilo moguće]?", rekao je Kessler. Od vitalne je važnosti da se na ovo pitanje odgovori prije nego što budemo sigurni u kojem će nas trenutku svemirski otpad spriječiti da u potpunosti lansiramo objekte u orbitu.

Da bismo riješili problem, potrebno nam je sada agresivno djelovanje

Ako želimo riješiti ovaj problem, ne možemo samo prekrižiti palčeve i nadati se najboljem. Kako bi se stvarno pozabavilo problemom krhotina, Kessler kaže, "mora postojati agresivnija akcija."

Najhitnije pitanje je zakonodavstvo. Postoje dogovorene smjernice o smanjenju krhotina, kao što je smjernica da sve što je lansirano u orbitu ispod 2000 kilometara (1240 milja) treba ponovno ući u atmosferu da izgori unutar 25 godina od svoje misije završetak. Ovo stavlja odgovornost za uklanjanje objekata na tvrtku ili agenciju koja ih lansira.

Ali kako sada stoji, ovo su smjernice, a ne zakoni. Kessler predlaže da bismo smjernice o uklanjanju krhotina trebali pretvoriti u pravila i nametnuti kazne organizacijama koje ih se ne pridržavaju. To bi potaknulo ljude da ih slijede za dobrobit svih.

Međutim, čak ni natjerati sve da slijede trenutne smjernice možda neće biti dovoljno. "Bilo je dosta studija koje su došle do istog zaključka: čak i kad bi svi slijedili pravila, to ne bi bilo dovoljno da se zaustavi rast krhotina", rekao je Kessler. To je zato što sudari još uvijek traju i stvaraju sve više sitnih krhotina.

To je razlog zašto nam je potreban drugi korak: ukloniti najvećih 500 komada krhotina iz orbite. To su veliki komadi koje je relativno lako pratiti i za koje znamo da predstavljaju najveću opasnost. I tu na scenu stupa nova tehnologija.

Nove tehnologije mogle bi nam pomoći da pročistimo svoj čin

Kessler je ukazao na dokument NASA-inih istraživača J.C. Liou i N.L. Johnson iz 2006., koji je promatrao što bi bilo potrebno za čišćenje svemirskog otpada. "Ako bismo počeli sljedeće godine i uklonili pet objekata godišnje u sljedećih 100 godina", rekao je Kessler, "to bi stabiliziralo orbitalno okruženje."

Međutim, izvlačenje velikih objekata iz orbite iznimno je izazovno. “Ovi objekti nisu dizajnirani da ih se uhvati”, objasnio je Kessler, “i mnogi od njih se okreću. Prije nego što možete zgrabiti predmet, morate zaustaviti okretanje. A neki od njih su veliki kao školski autobusi.”

Jedan prijedlog kako se nositi s ovim problemom je stvaranje pogona za satelitsko servisiranje gdje bi sateliti mogu se održavati i popraviti kako bi im se produžio životni vijek, stvarajući tako dulje vremensko razdoblje prije nego što postanu starudija. Isti bi se uređaj mogao čak koristiti za spuštanje objekata iz orbite nakon što više ne budu potrebni.

U izradi su i druge ideje o tome kako očistiti krhotine, poput Ukloni DEBRIS satelitski projekt koji testira metode za hvatanje krhotina uključujući mreže, harpune i navigaciju temeljenu na viziji. Europska svemirska agencija također istraživanje uklanjanja krhotina zajedno s tvrtkom Astroscale eksperimentirajući s dodavanjem mehanizma za pristajanje satelitima prije lansiranja kako bi lakše uhvatili jedan od kojih su povučeni.

Međunarodno pitanje koje zahtijeva međunarodnu suradnju

Poput izazova klimatskih promjena, problem svemirskog otpada međunarodno je pitanje koje će zahtijevati međunarodnu suradnju za rješavanje. Ako želimo nastaviti koristiti prostor za znanstvena istraživanja kao i za tehnologije poput komunikacija i GPS-a, morat ćemo pronaći način da poništimo dio štete koju smo već napravili - kao i pronaći nova rješenja za budućnost.

Iako nije vjerojatno da ćemo zaglaviti na Zemlji i potpuno izgubiti sposobnost putovanja na druge planete U skorije vrijeme postojeće polje krhotina oko planeta moglo bi izravno utjecati na našu sposobnost proučavanja prostor. "Ono što će najviše boljeti nije gubitak pristupa drugim planetima, to je gubitak Hubble teleskopa", rekao je Kessler. “Na kraju bi mogao postati samo komad krhotine. Ugrožena je naša znanstvena znatiželja."

Preporuke urednika

• Predmet veličine automobila koji je izbacilo na plažu mogao bi biti svemirsko smeće
• Svemirska postaja prisiljena izbjegavati orbitalni otpad u ponedjeljak navečer
• SpaceX dokumentarac o povijesnoj misiji stigao je na Netflix
• NASA procjenjuje rizik dok se otpad iz stare rakete kreće prema svemirskoj postaji
• Idemo na crveni planet! Sve prošle, sadašnje i buduće misije na Mars