Kessler syndrom: Vi fanger oss sakte under en paraply av romsøppel

I september 2019 var to satellitter omtrent 200 miles over planetens overflate zoomer mot hverandre med en forrykende hastighet på 32 000 miles per time. Den ene var European Space Agency (ESA) Aeolus Earth-observasjonssatellitt, og den andre var en av SpaceXs Starlink-satellitter, og med dem begge i fart mot samme region i verdensrommet, estimerte forskere en sannsynlighet på 1 av 1000 for at de ville kollidere.

Det amerikanske flyvåpenet så de to satellittene på vei mot hverandre og advarte begge organisasjonene, men på grunn av det SpaceX beskrev som en "feil" i kommunikasjonssystemene, nektet de å iverksette tiltak. Hvis satellittene hadde krasjet, ville begge blitt fullstendig utslettet - og nedslaget ville ha kastet millioner av små og store stykker rusk ut i verdensrommet. Se for deg åpningsscenen fra

filmen Tyngdekraften, og forsterk det nå med en størrelsesorden.

Heldigvis for oss alle var ESA i stand til å manøvrere satellitten sin for å unngå kollisjonen, og begge satellittene fortsetter nå trygt i sine baner. Denne nære samtalen viser imidlertid hva som kan skje når plassen blir for full. Når tusenvis eller til og med millioner av objekter flyr rundt planeten vår i enorme hastigheter, er potensialet for kollisjoner høyt.

Vi undersøkte hva konsekvensene av alt dette romavfallet som flyter i verdensrommet er, og fikk innsidescoopet fra Donald Kessler, tidligere NASAs seniorforsker for Orbital Debris Research og en av verdens ledende eksperter på romfart rester.

Søppelfellen

Når en satellitt går i stykker, går vanligvis ingen opp i verdensrommet for å fikse den. Når en rakett forkaster et av trinnene, får scenen flyte uansett hvor den skytes ut. Og når to objekter i bane påvirker hverandre, kan de produsere bokstavelig talt millioner av små partikler som flyr ut i verdensrommet og ender opp i bane rundt jorden.

Alt dette kasserte materialet er samlet kjent som romavfall. Det er søppelet vi har lagt igjen i rommet rundt planeten vår, og det vokser hvert år.

På slutten av 1970-tallet, da forskningen på romrester så vidt begynte, foreslo Kessler en skummel mulighet: at en dag kan det være så mye søppel i lav jordbane som kollisjoner ville fosse inn til det var vanskelig eller umulig å skyte opp satellitter uten at de ble truffet av rester. Vi ville i hovedsak blitt fanger på vår egen planet, og vi hadde ingen andre enn oss selv å skylde på.

Kollisjoner har skjedd før og vil sannsynligvis skje igjen

Hvis bekymringene for rusk eller om SpaceX- og ESA-satellittene som potensielt kan kollidere hørtes ut overblåst for deg, er det verdt å merke seg at satellitter har kollidert tidligere, med forferdelige konsekvenser.

I 2009, to satellitter kolliderte med en forbløffende hastighet på 11 700 meter per sekund (26 000 miles per time), og ødelegger ikke bare begge objektene, men smører også et enormt felt med rusk over deres to baner og utover. En av satellittene var en del av Iridium-konstellasjonen av kommunikasjonssatellitter, og en var den deaktiverte russiske romstyrkens Kosmos-satellitt. Kosmos-satellitten hadde blitt forkastet og forlatt i bane på et tidspunkt da få mennesker tok trusselen om rusk på alvor.

Denne hendelsen vekket folk til alvoret i trusselen fra rusk. Ikke bare kunne det ødelegge dyre satellitter, men kollisjonen gjorde problemet mye verre: NASA estimerte at hendelsen skapte 1000 stykker rusk større enn 10 centimeter i størrelse som kan fortsette å true andre satellitter i tusenvis av år.

Rusler truer både den internasjonale romstasjonen og Hubble-romteleskopet

Det er to store problemer å vurdere når det gjelder overbefolkning i verdensrommet. Den første er hvordan romrester kan påvirke fartøyer som allerede er i bane rundt jorden, for eksempel den internasjonale romstasjonen (ISS). ISS sitter i svært lav jordbane, i en gjennomsnittlig høyde på 330 kilometer (205 miles), noe som setter den midt i en hel masse romrester. ISS er spesielt sårbar for påvirkninger av rusk fordi den er så stor, så den måtte utformes for å tåle påvirkning fra rusk på opptil 1 cm i størrelse.

For å håndtere trusselen fra annet rusk, ser ISS etter potensielle påvirkninger og beveger seg ut av veien. "Romstasjonen var den første som begynte å gjøre manøvrer for å unngå alt som kom i nærheten av den," Kessler forklarte, "men problemet med disse manøvrene er at du ikke kan forutsi at det kommer til å være en kollisjon. Sporingsnøyaktigheten er bare nøyaktig nok til å si at noe kommer til å passere ubehagelig nær deg, og at det er sannsynlighet for en kollisjon. Så de vil gjøre manøvrer under disse omstendighetene.»

Når det gjelder ISS, er det viktig å være ekstra forsiktig fordi den er så stor og fordi menneskeliv står på spill. Det er også alle de andre objektene i lav jordbane å vurdere, som Hubble-teleskopet som går i bane rundt 545 kilometer (340 miles) og andre oppdrag både bemannede og ubemannede. Og det nevner ikke engang alle satellittene som sitter i en høyere geosynkron bane, hvor det også er et ruskproblem.

Kan rusk bli så ille at det forhindrer satellittoppskytinger helt?

Det andre problemet å vurdere er hvordan rusk vil påvirke fremtidige lanseringer. Når det gjelder å reise til fjerne planeter, når du forlater jorden, reiser du gjennom ruskfeltet i så kort tid at det er mindre sannsynlig at det forårsaker et problem. Problemet oppstår når du ser på objekter som forblir permanent innenfor ruskfeltene, som satellitter og bemannede eller ubemannede romfart.

"Du kan krysse gaten mye tryggere enn å bo midt i den," forklarer Kessler.

Foreløpig tenkes spørsmålet mest økonomisk. I hovedsak, ettersom rusk forverres, vil det bli dyrere og dyrere å skyte opp satellitter. Men hva som vil skje utover dette er fortsatt ukjent på grunn av manglende forskning på dette temaet.

"Ingen har noen gang kommet opp med et svar på "hvor dårlig et miljø er for dårlig [til at satellittoppskytinger er mulig]?", sa Kessler. Det er viktig at dette spørsmålet blir besvart før vi kan være sikre på på hvilket tidspunkt romavfall vil hindre oss i å skyte ut objekter helt i bane.

For å fikse problemet trenger vi aggressiv handling nå

Hvis vi skal fikse dette problemet, kan vi ikke bare krysse fingrene og håpe på det beste. For å virkelig løse problemet med rusk, sier Kessler, "det må være mer aggressiv handling."

Det mest presserende spørsmålet er lovverket. Det er avtalte retningslinjer for å redusere rusk, for eksempel en retningslinje om at alt skytes ut i en bane på under 2000 kilometer (1240 miles) må komme inn i atmosfæren igjen for å brenne opp innen 25 år etter oppdraget ferdigstillelse. Dette legger ansvaret for fjerning av gjenstander over på selskapet eller byrået som lanserer dem.

Men slik det er nå, er dette retningslinjer og ikke lover. Kessler foreslår at vi bør gjøre retningslinjene for fjerning av rusk til regler, og ilegge straffer for organisasjoner som ikke følger dem. Dette vil oppmuntre folk til å følge dem til alles fordel.

Men selv å få alle til å følge gjeldende retningslinjer er kanskje ikke nok. "Det har vært ganske mange studier som har kommet til samme konklusjon: Selv om alle fulgte reglene, ville det være utilstrekkelig for å stoppe veksten av rusk," sa Kessler. Det er fordi kollisjoner fortsatt pågår og skaper stadig flere små ruskbiter.

Dette er grunnen til at vi trenger trinn to: Å fjerne de største 500 stykkene av rusk fra bane. Dette er de store brikkene som er relativt enkle å spore og som vi vet utgjør størst fare. Og det er her ny teknologi kommer inn.

Ny teknologi kan hjelpe oss med å rydde opp

Kessler pekte på et papir fra NASA-forskere J.C. Liou og N.L. Johnson fra 2006, som så på hva som skulle til for å rydde romrester. "Hvis vi startet neste år og fjernet fem gjenstander per år de neste 100 årene," sa Kessler, "ville det stabilisere orbitalmiljøet."

Imidlertid er det ekstremt utfordrende å hente store gjenstander fra bane. "Disse gjenstandene var ikke designet for å bli grepet," forklarte Kessler, "og mange av dem snurrer. Før du kan gripe gjenstanden, må du stoppe spinningen. Og noen av disse er like store som skolebusser.»

Et forslag til hvordan man kan håndtere dette problemet er å lage et satellittserviceanlegg der satellitter kan vedlikeholdes og fikses for å forlenge levetiden, og dermed skape en lengre tidsperiode før de blir skrot. Det samme anlegget kunne til og med brukes til å bringe objekter ned fra bane når de ikke lenger var nødvendige.

Andre ideer om hvordan du kan fjerne rusk er også under arbeid, for eksempel Fjern DEBRIS satellittprosjekt som tester metoder for fangst av rusk, inkludert garn, harpuner og synsbasert navigasjon. European Space Agency er også det undersøker fjerning av rusk sammen med Astroscale-selskapet ved å eksperimentere med å legge til en dokkingmekanisme til satellitter før oppskyting for å gjøre dem lettere å fange en de er pensjonert.

En internasjonal sak som krever internasjonalt samarbeid

I likhet med utfordringen med klimaendringer, er problemet med romavfall et internasjonalt spørsmål som kommer til å kreve internasjonalt samarbeid for å løse. Hvis vi ønsker å fortsette å bruke plass til vitenskapelig forskning så vel som for å muliggjøre teknologier som kommunikasjon og GPS, vi må finne en måte å angre noe av skaden vi allerede har gjort – i tillegg til å finne nye løsninger for framtid.

Selv om vi sannsynligvis ikke vil bli sittende fast på jorden og totalt miste evnen til å reise til andre planeter Når som helst snart, kan det eksisterende ruskfeltet rundt planeten direkte påvirke vår evne til å studere rom. "Det som vil gjøre mest vondt er ikke å miste tilgangen til andre planeter, det er å miste Hubble-teleskopet," sa Kessler. "Det kan til slutt bli bare et stykke rusk. Det er vår vitenskapelige nysgjerrighet som er i fare.»

Redaktørenes anbefalinger

• En gjenstand på størrelse med bil som skylles opp på stranden kan være romsøppel
• Romstasjonen ble tvunget til å unngå banerester mandag kveld
• SpaceX-dokumentar om historisk oppdrag treffer Netflix
• NASA veier risiko som søppel fra en gammel rakett på vei mot romstasjonen
• Vi skal til den røde planeten! Alle tidligere, nåværende og fremtidige oppdrag til Mars