Sindromul Kessler: Ne prindem încet sub o umbrelă de gunoi spațial

În septembrie 2019, doi sateliți se aflau la aproximativ 200 de mile deasupra suprafeței planetei zoom unul spre celălalt cu o viteză vertiginoasă de 32.000 de mile pe oră. Unul a fost satelitul de observare a Pământului Aeolus al Agenției Spațiale Europene (ESA), iar celălalt a fost unul dintre Sateliții Starlink de la SpaceX, iar amândoi mergând cu viteză către aceeași regiune a spațiului, oamenii de știință au estimat o probabilitate de 1 la 1.000 ca ei să se ciocnească.

Forțele aeriene americane au văzut cei doi sateliți îndreptându-se unul spre celălalt și au avertizat ambele organizații, dar din cauza a ceea ce SpaceX a descris drept o „bucă” în sistemele sale de comunicații, a refuzat să ia nicio măsură. Dacă sateliții s-ar fi prăbușit, ambii ar fi fost complet distruși – iar impactul ar fi aruncat milioane de bucăți mici și mari de resturi care se învârteau în spațiu. Imaginează-ți scena de deschidere din

filmul Gravitatie, și acum amplifică-l cu un ordin de mărime.

Din fericire pentru noi toți, ESA a reușit să-și manevreze satelitul pentru a evita coliziunea, iar ambii sateliți continuă acum în siguranță pe orbită. Cu toate acestea, acest apel apropiat arată ce se poate întâmpla atunci când spațiul devine prea plin. Când mii sau chiar milioane de obiecte zboară în jurul planetei noastre la viteze extraordinare, potențialul de coliziuni este mare.

Am investigat care sunt consecințele tuturor acestor resturi spațiale care plutesc în spațiu și am primit informația din interior de la Donald Kessler, fost om de știință principal al NASA pentru cercetarea deșeurilor orbitale și unul dintre cei mai mari experți din lume în spațiu resturi.

Capcana gunoiului

Când un satelit este stricat, în general, nimeni nu merge în spațiu pentru a-l repara. Când o rachetă aruncă una dintre treptele sale, scena este lăsată să plutească oriunde este aruncată. Și când două obiecte aflate pe orbită se lovesc reciproc, ele pot produce literalmente milioane de particule mici care zboară în spațiu și ajung să orbiteze în jurul Pământului.

Toate aceste materiale aruncate sunt cunoscute în mod colectiv sub numele de resturi spațiale. Este gunoaiele pe care le-am lăsat în spațiul din jurul planetei noastre și crește în fiecare an.

La sfârșitul anilor 1970, când cercetările asupra resturilor spațiale abia începeau, Kessler a propus o posibilitate înfricoșătoare: că într-o zi, ar putea fi atât de multe gunoaie pe orbita terestră joasă, care coliziunile s-ar produce în cascadă până când va fi dificil sau imposibil să lansați sateliți fără ca aceștia să fie loviți de resturi. În esență, am deveni prizonieri pe propria noastră planetă și nu am avea pe nimeni în afară de noi înșine de vină.

Ciocnirile au mai avut loc și probabil se vor întâmpla din nou

În cazul în care îngrijorările cu privire la resturile sau cu privire la potențialul ciocnire a sateliților SpaceX și ESA au sunat exagerat pentru tine, merită remarcat faptul că sateliții s-au ciocnit în trecut, cu teribilități consecințe.

În anul 2009, doi sateliți s-au ciocnit cu o viteză uluitoare de 11.700 de metri pe secundă (26.000 de mile pe oră), nu numai că distruge ambele obiecte, ci și un câmp enorm de resturi pe cele două orbite ale lor și mai departe. Unul dintre sateliți făcea parte din constelația de sateliți de comunicații Iridium, iar unul era satelitul Kosmos al Forțelor Spațiale Ruse, dezactivat. Satelitul Kosmos a fost aruncat și lăsat pe orbită într-un moment în care puțini oameni au luat în serios amenințarea cu moloz.

Acest incident i-a trezit pe oameni cu privire la gravitatea amenințării reprezentate de moloz. Nu numai că a putut distruge sateliți scumpi, dar coliziunea a înrăutățit problema mult: NASA a estimat că evenimentul a creat 1.000 de bucăți de resturi mai mare de 10 centimetri, care ar putea continua să amenințe alți sateliți timp de mii de ani.

Resturile amenință atât Stația Spațială Internațională, cât și Telescopul Spațial Hubble

Există două probleme majore de luat în considerare atunci când vine vorba de supraaglomerarea în spațiu. Primul este modul în care resturile spațiale pot afecta ambarcațiunile aflate deja pe orbită în jurul Pământului, cum ar fi Stația Spațială Internațională (ISS). ISS se află pe o orbită terestră foarte joasă, la o altitudine medie de 330 de kilometri (205 mile), ceea ce o plasează în mijlocul unei mulțimi de resturi spațiale. ISS este deosebit de vulnerabilă la impactul cu reziduuri, deoarece este atât de mare, așa că a trebuit să fie proiectată pentru a rezista la impactul cu resturi de până la 1 cm în dimensiune.

Pentru a face față amenințării altor resturi, ISS urmărește eventualele impacturi și se îndepărtează. „Stația spațială a fost prima care a început să facă manevre pentru a evita orice se apropie de ea.” Kessler a explicat: „dar problema cu acele manevre este că nu poți prezice că va exista o coliziune. Precizia urmăririi este suficient de precisă pentru a spune că ceva va trece inconfortabil aproape de tine și că există probabilitatea unei coliziuni. Deci vor face manevre în aceste circumstanțe.”

În cazul ISS, este important să fii foarte atent, deoarece este atât de mare și pentru că sunt în joc vieți umane. Există, de asemenea, toate celelalte obiecte pe orbită terestră joasă de luat în considerare, cum ar fi Telescopul Hubble, care orbitează la aproximativ 545 de kilometri (340 de mile) și alte misiuni atât cu echipaj, cât și fără pilot. Și asta nici măcar nu menționează toți sateliții care se află pe o orbită geosincronă mai înaltă, unde există și o problemă cu resturile.

Ar putea resturile să devină atât de rele încât să împiedice lansarea sateliților?

A doua problemă de luat în considerare este modul în care resturile vor afecta lansările viitoare. În ceea ce privește călătoria către planete îndepărtate, când lăsați Pământul în urmă, călătoriți prin câmpul de resturi pentru o perioadă atât de scurtă de timp încât este mai puțin probabil să provoace o problemă. Problema apare atunci când vă uitați la obiecte care rămân permanent în câmpurile de resturi, cum ar fi sateliții și misiunile spațiale cu sau fără pilot.

„Poți traversa strada mult mai sigur decât să trăiești în mijlocul ei”, explică Kessler.

În prezent, întrebarea este gândită mai ales din punct de vedere economic. În esență, pe măsură ce resturile se înrăutățesc, lansarea sateliților va deveni din ce în ce mai costisitoare. Dar ce se va întâmpla dincolo de aceasta este încă o necunoscută din cauza lipsei de cercetare a acestui subiect.

„Nimeni nu a venit vreodată cu un răspuns pentru „cât de rău este un mediu prea rău [pentru ca lansările de sateliți să fie posibile]?””, a spus Kessler. Este vital să se răspundă la această întrebare înainte de a putea fi siguri în ce moment resturile spațiale ne vor împiedica să lansăm obiecte în întregime pe orbită.

Pentru a remedia problema, avem nevoie de acțiuni agresive acum

Dacă vom remedia această problemă, nu putem doar să ne încrucișăm degetele și să sperăm că este mai bine. Pentru a aborda cu adevărat problema deșeurilor, spune Kessler, „trebuie să existe o acțiune mai agresivă”.

Cea mai presantă problemă este cea a legislației. Există linii directoare convenite cu privire la atenuarea deșeurilor, cum ar fi un ghid conform căruia orice a lansat pe o orbită de sub 2000 de kilometri (1240 de mile) trebuie să reintre în atmosferă pentru a arde în 25 de ani de la misiunea sa completare. Acest lucru pune responsabilitatea pentru îndepărtarea obiectelor asupra companiei sau agenției care le lansează.

Dar așa cum stau lucrurile, acestea sunt linii directoare și nu legi. Kessler sugerează că ar trebui să transformăm liniile directoare despre îndepărtarea resturilor în reguli și să impunem sancțiuni organizațiilor care nu le respectă. Acest lucru ar încuraja oamenii să le urmeze în beneficiul tuturor.

Cu toate acestea, chiar și a face ca toată lumea să urmeze ghidurile actuale poate să nu fie suficient. „Au existat destul de multe studii care au ajuns la aceeași concluzie: chiar dacă toată lumea ar urma regulile, ar fi insuficient pentru a opri creșterea resturilor”, a spus Kessler. Asta pentru că coliziunile încă au loc și creează tot mai multe bucăți mici de resturi.

Acesta este motivul pentru care avem nevoie de pasul doi: pentru a elimina cele mai mari 500 de bucăți de resturi de pe orbită. Acestea sunt piesele mari care sunt relativ ușor de urmărit și despre care știm că reprezintă cel mai mare pericol. Și aici intervine noua tehnologie.

Noile tehnologii ne-ar putea ajuta să ne curățăm actul

Kessler a arătat o lucrare a cercetătorilor NASA J.C. Liou și N.L. Johnson din 2006, care a analizat ce ar fi nevoie pentru a curăța resturile spațiale. „Dacă am începe anul viitor și am îndepărta cinci obiecte pe an în următorii 100 de ani”, a spus Kessler, „asta ar stabiliza mediul orbital”.

Cu toate acestea, recuperarea obiectelor mari de pe orbită este extrem de dificilă. „Aceste obiecte nu au fost concepute pentru a fi prinse”, a explicat Kessler, „și multe dintre ele se rotesc. Înainte de a putea apuca obiectul, trebuie să opriți rotirea. Și unele dintre acestea sunt la fel de mari ca autobuzele școlare.”

O sugestie despre cum să rezolvăm această problemă este crearea unei instalații de deservire prin satelit, unde sateliți ar putea fi întreținute și reparate pentru a le prelungi durata de viață, creând astfel o perioadă mai lungă de timp înainte de a deveni deșeuri. Aceeași facilitate ar putea fi folosită chiar și pentru a coborî obiecte de pe orbită, odată ce nu mai sunt necesare.

Alte idei despre cum să curățați resturile sunt, de asemenea, în lucru, cum ar fi Eliminați proiectul satelit DEBRIS care testează metode de captare a resturilor, inclusiv plase, harpoane și navigație bazată pe viziune. Agenția Spațială Europeană este de asemenea investigând îndepărtarea resturilor împreună cu compania Astroscale, experimentând adăugarea unui mecanism de andocare la sateliți înainte de lansare, pentru a-i face mai ușor să prindă unul în care sunt pensionați.

O problemă internațională care necesită cooperare internațională

La fel ca provocarea schimbărilor climatice, problema deșeurilor spațiale este o problemă internațională care va necesita cooperare internațională pentru a o aborda. Dacă dorim să continuăm să folosim spațiul pentru cercetarea științifică, precum și pentru tehnologiile posibile precum comunicațiile și GPS-ul, va trebui să găsim o modalitate de a remedia o parte din daunele pe care le-am făcut deja - precum și să găsim noi soluții pentru viitor.

Deși este puțin probabil să rămânem blocați pe Pământ și să ne pierdem total capacitatea de a călători pe alte planete în curând, câmpul de resturi existent în jurul planetei ar putea avea un impact direct asupra capacității noastre de a studia spaţiu. „Ceea ce va răni cel mai mult nu este pierderea accesului la alte planete, ci pierderea telescopului Hubble”, a spus Kessler. „Ar putea deveni în cele din urmă doar o bucată de resturi. Curiozitatea noastră științifică este cea care este în pericol.”

Recomandările editorilor

• Un obiect de dimensiunea unei mașini spălat pe plajă ar putea fi gunoi spațial
• Stația spațială a fost forțată să evite resturile orbitale luni seara
• Un documentar SpaceX despre misiunea istorică ajunge pe Netflix
• NASA cântărește riscurile în timp ce gunoiul de la o rachetă veche se îndreaptă spre stația spațială
• Mergem pe planeta roșie! Toate misiunile trecute, prezente și viitoare pe Marte