Dynamiczna eksploracja kosmosu trwa już od kilku dekad. W tym czasie na orbitę Ziemi wystrzelono wiele tysięcy sztucznych satelitów - najwięcej oczywiście z USA oraz Związku Radzieckiego i Rosji (liczone razem). Problem w tym, że raz wystrzelone satelity zostają na swoim miejscu przez dziesięciolecia. Tymczasem na niskiej orbicie okołoziemskiej zrobiło się już całkiem tłoczno.
Zatłoczona orbita Ziemi problemem
Poza satelitami aktywnymi (jest ich ok. 2 tys.) wokół Ziemi krążą również kosmiczne śmieci, czyli m.in. satelity nieaktywne (ponad 3 tys.), odrzucone człony rakiet, wiele mniejszych przedmiotów, które zgubili np. astronauci Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i fragmenty urządzeń, które uległy rozpadowi w wyniku kolizji.
A te są szczególnie niebezpieczne, bo każdy obiekt poruszający się po orbicie osiąga prędkości rzędu kilku kilometrów na sekundę (a w przypadku obiektów lecących naprzeciw siebie ich prędkości się sumują). Przy takich wartościach nawet niewielki przedmiot zachowuje się jak pocisk. W wyniku kolizji z satelitą, kosmiczny śmieć może zepsuć lub całkowicie zniszczyć urządzenie generując tysiące nowy kosmicznych odłamków. Te mogą z kolei uderzyć w kolejne urządzenia, tworząc lawinowy wzrost kosmicznych śmieci (może też je powodować zestrzelenie satelity, co pokazały w 2019 roku Indie). Niewiele brakowało, a w grudniu 2019 roku takiemu zderzeniu uległby polski satelita naukowy BRITE-PL2. Odrzucony człon rakiety Pegasus minął się z urządzeniem z naszego kraju o zaledwie kilka metrów.
Do kolizji dochodzić będzie niestety coraz częściej, bo i miejsca na orbicie jest coraz mniej. A – jak tłumaczył polski astronom prof. Maciej Konacki na spotkaniu Polskiej Agencji Kosmicznej (PAK) z przedstawicielami mediów - kosmicznych śmieci już teraz jest więcej niż satelitów, a liczbę fragmentów o średnicy większej niż 1 cm szacuje się na ok. milion. Nawet tak małe kosmiczne śmieci mogą zagrozić ziemskim satelitom.
Musimy wykrywać kosmiczne śmieci
Na szczęście kosmiczne odłamki większe niż 1 cm możemy wykrywać z Ziemi poprzez sieć teleskopów. Z pozoru wydaje się to zresztą całkiem proste - urządzenie robi zdjęcie nieba, na którym poza gwiazdami znajdziemy kropki lub kreski (w zależności od czasu naświetlania) pozostawione przez odbijające światło słoneczne kosmiczne śmieci – tłumaczył prof. Konacki. Na podstawie takich fotografii (ale to niejedyna metoda, bo wykorzystywane są też radary) jesteśmy w stanie oszacować dokładną orbitę, a następnie obliczyć prawdopodobieństwo zderzenia odłamku z satelitą.
Kosmiczne śmieci wokół Ziemi - stan na 2008 roku. Dziś jest ich znacznie więcej:
Grafika NASA z 2008 roku przedstawiająca największe 'kosmiczne śmieci' krążące wokół Ziemi. Dzisiaj jest ich znacznie więcej Fot. NASA
Polska Agencja Kosmiczna – m.in. dzięki wielu zaawansowanym teleskopom usytuowanym w dogodnych miejscach na świecie (np. w Argentynie i Chile) - jest w przewidywaniu zderzeń bardzo dobra. I aby wykorzystać swój potencjał, w połowie stycznia 2019 roku Polska dołączyła (wraz z Rumunią i Portugalią) do europejskiego konsorcjum SST (Space Surveillance and Tracking) dbającego o świadomość sytuacyjną w kosmosie (jako szósty kraj).
Uruchomione przez Komisję Europejską Konsorcjum już od 2016 roku udostępnia system wczesnego ostrzegania dla operatorów sztucznych satelitów Ziemi. W wypadku wykrycia potencjalnego zderzenia któregoś z nich z kosmicznym śmieciem obliczane jest prawdopodobieństwo i w razie potrzeby można uruchomić (o ile jest taka możliwość) silniki satelity przesuwając go z kolizyjnego kursu.
ESA szykuje kosmiczną śmieciarkę
Unikanie zderzeń to jednak nie rozwiązanie, ale obchodzenie problemu. Dlatego Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wystartowała z misją ClearSpace-1. Projekt zakłada budowę kosmicznej śmieciarki, czyli urządzenia, które po wystrzeleniu na orbitę przechwyci kosmicznego śmiecia Vespa (Vega Secondary Payload Adapter - element rakiety Vega, który ESA pozostawiła na orbicie w 2013 roku), a następnie wraz z nim spłonie w atmosferze.
Vespa waży ok. 100 kg i ma rozmiary małego satelity. Zderzenie tego elementu z podobnej wielkości kosmicznym śmieciem mogłoby wywołać lawinowy wzrost ilości kosmicznych śmieci na orbicie. Misja ma ruszyć w 2025 roku, ale ClearSpace-1 to oczywiście dopiero początek, bo – jak tłumaczą przedstawiciele Polskiej Agencji Kosmicznej – takich kosmicznych śmieciarek będziemy musieli wysłać na orbitę nawet kilkaset.
ClearSpace-1 będzie pierwszą taką misją w historii (nie tylko w Europie, ale w ogóle na świecie) i - zdaniem Polskiej Agencji Kosmicznej – stworzy zupełnie nowy rynek kosmicznych śmieciarek. PAK widzi tutaj również szansę dla polskich firm sektora kosmicznego, których w naszym kraju jest przynajmniej kilkadziesiąt. Jeśli w odpowiednio wcześnie zainteresują się one tematem, mogą liczyć na wzięcie udziału w rozwojowych badaniach i intratnych kontraktach na odśmiecanie orbity.
Tym bardziej, że liczba śmieci w kosmosie będzie stale wzrastać. Swoją cegiełkę do tego dokłada zresztą prywatny sektor kosmiczny. Sam Elon Musk (a dokładniej jego firma SpaceX) już wyniosła na orbitę kilkaset satelitów, a planuje jeszcze wystrzelenie ponad 10 tys. kolejnych. Nawet pomimo wysokiej skuteczności, część z nich i tak stanie się kosmicznymi śmieciami zabierając cenne miejsce (przynajmniej zanim zostaną zdeorbitowane). Dojdzie do tego, że niedługo niebo zacznie świecić nocą – żartują naukowcy z PAK.
