Kako se nizka orbita spremeni v kup smeti

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Človekova sled smeti se že dolgo sega onstran planeta, daleč v vesolje. Medtem ko se aktivisti in politiki odločajo, kaj storiti z gospodinjskimi odpadki na Zemlji, se v orbitah kopičijo tone porabljene opreme.

Ugotovimo, iz česa so narejena vesoljska odlagališča, kje se nahajajo in ali nam lahko na glavo padejo »nebeški« smeti (spoiler: to se je že zgodilo).

Kakšne smeti letijo v vesolju

Vesoljska doba se je začela z izstrelitvijo prvega umetnega satelita leta 1957. Od takrat je človeštvo izstrelilo številne rakete in v orbito postavilo skoraj 11.000 satelitov. V zadnjih letih se je število vesoljskih misij močno povečalo. Zdaj vesolja blizu Zemlje ne raziskujejo le države - k poslu so se pridružila zasebna podjetja in neprofitne organizacije. Obremenitev orbite narašča.

Kako se je spremenilo število predmetov v prostoru blizu Zemlje

Vendar se sateliti, tako kot vsaka druga tehnika, pokvarijo in zastarijo. Zamenjajo jih nove naprave, propadle pa so prisiljene preživeti svoje življenje v orbiti v obliki odpadne kovine. V bližnji in daljni okolici našega planeta so se pojavila "odlagališča".

Vsi neoperabilni tehnični predmeti in njihovi drobci so razvrščeni kot vesoljski odpadki. Največ je izrabljenih raketnih stopenj, starih satelitov in njihovih fragmentov. Kljub nenehnim lansiranjem novih naprav je delujočih satelitov v orbitah veliko manj kot "odpadkov". Po ocenah Evropske vesoljske agencije (ESA) je v prostoru blizu Zemlje 128 milijonov drobnih odpadkov, katerih velikost ne presega centimetra, 900 tisoč drobcev od 1 do 10 cm in 34 tisoč - več kot 10 cm Za primerjavo: delujejo samo 3 sateliti, 9 tis.

Najbolj aktivno človeštvo uporablja nizko zemeljsko orbito (200-2000 km nad morsko gladino). Ta del vesolja je najbolj »gosteje poseljen« in hkrati »najbolj umazan«. Na nadmorski višini 650-1000 km se nahaja prvo "odlagališče" - tukaj "živijo" stara vozila, raznorazne naplavine in vojaški sateliti z jedrskimi napravami. Takšne višine za shranjevanje potencialno nevarnih predmetov niso bile izbrane naključno: tam so lahko približno dva tisoč let. Drugo uradno "testno mesto" se nahaja na nadmorski višini približno 36 tisoč km - tja so poslani vsi sateliti, ki so služili iz geostacionarne orbite.

Vendar pa vesoljski odpadki "letijo" ne le na mesta, ki so za to posebej določena. Trk z naplavinami v obzemeljskem prostoru se lahko zgodi kjerkoli, saj je gibanje majhnih delcev skoraj nemogoče predvideti. Res pa se je mogoče izogniti velikim drobcem - večino jih opazujejo svetovne vesoljske agencije. Če bodo v prihodnjih letih podjetja, kot so SpaceX, OneWeb in Amazon, namestila na tisoče komunikacijskih satelitov nad Zemljo, bodo morali strokovnjaki veliko bolj skrbno spremljati gibanje v orbitah, da bi se izognili nesrečam.

Kdo spremlja naplavine v vesolju

Po podatkih ESA mreže za opazovanje vesolja redno spremljajo le 28.000 posebej velikih odpadkov. Ameriška vesoljska nadzorna mreža je ena najboljših storitev analize trajektorije vesoljskih odpadkov. Strokovnjaki vodijo katalog, kamor se vnašajo predmeti, večji od 5-10 centimetrov od nizke zemeljske orbite, in odpadki od 30 centimetrov, ki se nahajajo v bližini geostacionarne.

V Združenih državah Amerike obstajajo še drugi centri, ki zbirajo in obdelujejo podatke ne le o »odpadkih«, temveč tudi o delujočih napravah. Njihove geolokacije so objavljene v javni domeni na viru Space Track, na Twitterju 18. Space Control Squadron pa lahko izveste o uničenju določenih vozil. Na podlagi teh informacij je bil ustvarjen spletni zemljevid Stuff in Space, ki v realnem času prikazuje položaj satelitov (rdeče pike), teles raket (modra) in vesoljskih odpadkov (siva). Zemljevid se posodablja vsak dan in jasno prikazuje tesno "razmerje" med delujočimi napravami in "odpadki".

Države Evrope, Rusija in Kitajska s teleskopi ali geostacionarnimi radarji opazujejo gibanje po vesoljskih "tirnicah". Trki v orbiti so redki, zahvaljujoč storitvam, ki izračunajo verjetnost strmoglavljenja.

Od kod prihajajo vesoljski odpadki?

Kljub temu, da so trki v vesolju redki, resno vplivajo na rast "nebeških odlagališč". Ena najresnejših vesoljskih nesreč se je zgodila leta 2009: ameriški komunikacijski satelit Iridium in nedelujoči ruski vojaški aparat "Kosmos-2251" se nista mogla razpršiti. Njihovo "sestanek" je povzročilo velik oblak majhnih naplavin in več kot 1,5 tisoč velikih drobcev, ki še danes ostajajo v vesolju blizu Zemlje.

Raziskovalci imenujejo eksplozije glavni razlog za nastanek vesoljskih odpadkov. Najpogosteje nastanejo zaradi puščanja ali segrevanja goriva, ki ostane v rezervoarjih že izrabljenih zgornjih stopenj, zadnjih stopenj raket in satelitov. Oprema eksplodira zaradi pomanjkljivosti v načrtovanju ali vpliva ostrega vesoljskega okolja. Na primer, leta 2018 sta ruska in ameriška zgornja stopnja "Fregat" in "Centaur" strmoglavila v orbiti, leta 2012 je bil naš "Briz-M" raztresen na drobce. Marca 2021 je eksplodiral stari ameriški meteorološki satelit, pred enim letom pa se je stopnja sovjetske rakete Cyclone-3, ki je bila v vesolju blizu Zemlje 29 let, spremenila v 75 lebdečih drobcev.

Preizkusi protisatelitskega orožja puščajo veliko sled razbitin. Leta 2007 je Kitajska uničila lastno Fengyun-1C z raketo srednjega dosega na višini 865 km. Nastalo je približno 3, 5 tisoč velikih predmetov in nešteto drobcev do 5 centimetrov. Leta 2019 je Indija tudi izstrelila raketo na svoj satelit – približno 400 naplavin je bilo raztresenih v orbitah od 200 do 1600 km.

Strokovnjaki ESA so analizirali več kot 560 primerov uničenja naprav. Kot ugotavljajo, obstajajo tudi drugi razlogi za nastanek vesoljskih odpadkov v orbitah. Pogosto so nekateri njeni deli odklopljeni od aparata, uničen je zaradi nepopolnosti v strukturi ali odpove pri interakciji z zemeljsko atmosfero.

Razlogi za uničenje vesoljskih plovil

Leta 2020 so strokovnjaki RS Components analizirali, katere od vesoljskih sil so prostor zasipale močneje kot druge. Izkazalo se je, da največji del razbitin, ki jih spremljajo danes, pripada Rusiji in državah CIS - 14.403 drobcev. Na drugem mestu so ZDA (8734), na tretjem Kitajska (4688).

Zakaj so vesoljska odlagališča nevarna

Sodobni sateliti so opremljeni z zaščito pred mikrometeoriti in vesoljskimi odpadki, vendar "oklep" ne reši vedno. Ostanki eksplozije se še naprej premikajo z začetno hitrostjo. Ker v prostoru ni zaznavne sile trenja in običajna gravitacija ne deluje, se praktično ne upočasnijo.

Njihova hitrost lahko doseže 8-10 km / s, kar je skoraj sedemkrat hitreje od krogle. Udarci počasnejših drobcev so lahko tudi usodni. Kosi, veliki več kot 10 cm, lahko popolnoma uničijo letala. Trki z drobci, večjimi od 1 cm, motijo delovanje vesoljskega plovila ali povzročijo eksplozije nedelujočih predmetov. Milimetrski delci v večini primerov puščajo razpoke in odrezke na ohišjih.

Leta 2016 je droben delček prahu na steklu ISS pustil 7 mm vdolbino. Trki s kakršnimi koli drobci naplavin so nevarni za vesoljsko postajo, saj se v orbiti premika s hitrostjo več kot 7,6 km / s. ISS redno izvaja manevre izogibanja in popravlja svojo orbito: protimeteoritne plošče ne morejo zaščititi posadke pri trčenju z velikimi naplavinami. Včasih so kozmonavti prisiljeni evakuirati postajo in počakati na trenutek nevarnega približevanja vesoljskim odpadkom v vesoljskem plovilu Sojuz, da bi po potrebi hitro zapustili "potapljajočo se ladjo".

Večina manevrov vesoljskih plovil se izvaja, da bi se izognili "srečenju" z naplavinami. Ta dejanja so draga. Strokovnjaki porabijo ure za izračun tveganj in načrtovanje nove poti. V trenutku manevra se porabi gorivo, ki ga morate vzeti s seboj "na rezervo", naprave pa "stojijo v mirovanju" - ne prenašajo podatkov, ki so potrebni za raziskovalce.

Za tiste na Zemlji vesoljski odpadki ne predstavljajo resne grožnje. Majhne naprave uspejo zgoreti v ozračju, medtem ko se veliki izrabljeni deli raket ali satelitov praviloma spustijo po določeni poti v Tihi ocean ali na nenaseljena ozemlja v Kazahstanu. Samo enkrat so človeka zadeli vesoljski odpadki, ki jih je ustvaril človek. Leta 1997 je razbitina ameriške nosilne rakete Delta II padla na prebivalko Oklahome Lottie Williams. Deklica je bila razočarana, ko je izvedela, da ji na ramo ni padel kos zvezde, ampak delček rezervoarja za gorivo.

Nasin znanstveni svetovalec Donald Kessler je leta 1978 naredil neprijetno napoved. Kasneje se je pojav, ki ga je opisal, imenoval "Kesslerjev sindrom". Po besedah astrofizika se bo nekega dne koncentracija "odpadkov" v vesolju tako povečala, da bo število nesreč začelo nenadzorovano rasti. Odpadki bodo trčili v letala, ti pa bodo raztrgani na koščke in "napadli" druge predmete. Kupi odpadne kovine bodo spodnje orbite naredili neuporabne, okoli Zemlje pa se bo pojavil smetniški pas, ki spominja na Saturnove obroče. Nekateri strokovnjaki menijo, da je kritična koncentracija umetnih objektov v orbiti že dosežena.