Graficzna prezentacja śmieci na LEO i GEO / Credits - NASAIlość "kosmicznych śmieci" na orbicie stale rośnie. Na początku 2017 roku wokół Ziemi krążyła rekordowa ilość obiektów różnego rodzaju.

Nieczynne satelity, górne stopnie rakiet, osłony i przypadkowo uwolnione części oraz różnej wielkości szczątki łącznie określa się jako "śmieci kosmiczne". Wielkość tych obiektów jest różna: od kilku milimetrów (np. oderwane elementy izolacji) aż po kilkanaście metrów (górne stopnie rakiet i całe satelity). Prawie każdy "śmieć" jest zagrożeniem dla innych obiektów i aktualnie praktycznie każdego roku dochodzi do kolizji.

---

Nie wszystkie szczątki na orbicie można wykrywać i monitorować. Aktualnie na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) możliwe jest monitorowanie i śledzenie fragmentów wielkości około 5 cm i większych. Na orbitach geosynchronicznych (do których zalicza się orbita geostacjonarna, GEO), możliwe jest monitorowanie szczątków do wielkości około 1 metra. O mniejszych fragmentach dość mało wiadomo, choć jest pewne, że przynajmniej duża część z nich może zagrozić satelitom. Jest jednak pewne, że tych małych obiektów, których nie można monitorować, jest przynajmniej kilkaset tysięcy.

Rekord pobity

Poszczególne kategorie śmieci kosmicznych - stan na początek 2017 roku / Credits - NASADotychczasowy rekord w ilości wykrytych i obserwowanych "śmieci" nastąpił pod koniec 2010 roku. Wówczas całkowita ilość szczątków, fragmentów, całych satelitów (w tym i tych działających), górnych stopni rakiet i innych elementów wyniosła około 17750 obiektów. Przez sześć kolejnych lat ta całkowita ilość spadała, aż do osiągnięcia wartości około 17000 obiektów pod koniec 2014 i pod koniec 2015 roku. Od tego czasu całkowita ilość obiektów na orbicie rośnie, choć są pewne zauważalne zmiany w różnych populacjach "śmieci". Na początku 2017 roku całkowita ilość obiektów na orbicie znów wyniosła około 17750.

Od początku 2009 roku nie rośnie ilość obiektów powstałych podczas fragmentacji. W 2009 roku ilość tego typu szczątków została wyliczona na prawie 11 tysięcy, a na początku 2017 roku było ich już mniej od 10 tysięcy. Jest to spowodowane m.in. mniejszą ilością dużych eksplozji i fragmentacji satelitów albo górnych stopni rakiet, choć te wciąż następują. Wciąż dość często dochodzi do fragmentacji lub eksplozji górnych stopni rosyjskich rakiet, w tym na niebezpiecznych orbitach transferowych do GEO. Z drugiej strony, po 2009 roku obserwowaliśmy fazę maksimum obecnego cyklu aktywności słonecznej, która "nadmuchała" nieco górne warstwy atmosfery. W związku z tym szybciej następował proces deorbitacji mniejszych fragmentów.

Warto tu jednak zauważyć, że głównie wskutek dwóch wydarzeń (2007: "zestrzelenie" chińskiego satelity, 2009: kolizja dwóch satelitów) ilość szczątków wzrosła z około 5 tysięcy pod koniec 2006 roku do wspomnianych prawie 18 tysięcy pod koniec 2010 roku. Wiele ze szczątków z tych dwóch wydarzeń wciąż krąży i przebywa na orbitach, z których "naturalna" deorbitacja trwać będzie przez kolejne dekady.
Rosnąca ilość satelitów

Wyraźnie rośnie natomiast ilość satelitów, w szczególności nieczynnych. W połowie 2016 roku na orbicie przebywało nieco ponad 1400 aktywnych satelitów. Na początku tego roku ta wartość wyraźnie wzrosła, głównie za sprawą startu indyjskiej rakiety PSLV-XL, na pokładzie której znalazły się 104 satelity. Ten start i "hurtowe" uwalnianie satelitów na podobnych wstępnych orbitach prowadzi do nowego rodzaju problemów na orbicie. W ciągu kolejnych tygodni po uwolnieniu tych satelitów zaczęło dochodzić do zbliżeń z wcześniej umieszczonymi satelitami. Ilość takich zbliżeń jest liczona w setkach i nie zawsze jest możliwe przeprowadzenie odpowiednich manewrów oddalających. W przyszłości z pewnością dojdzie do kolejnych takich zbliżeń i istnieje pewne ryzyko, że dojdzie do kolizji dwóch satelitów.

Małe satelity, w tym i te typu CubeSat, których każdego roku przynajmniej kilkadziesiąt znajduje się na orbicie, są rosnącym ryzykiem dla innych satelitów. Wiele z tych satelitów nie zejdzie z orbity w ciągu 25 lat. Większość takich satelitów nie posiada pokładowego systemu napędowego, który pozwoliłby na korektę orbity i uniknięcie niebezpiecznego zbliżenia. Co więcej, duża część z tych satelitów (w szczególności zbudowanych w ramach projektów edukacyjnych) w ogóle nie uruchamia się po starcie, od razu stając się "kosmicznym śmieciem". Ogólnie, na początku 2017 roku na orbicie przebywało ponad 4 tysiące satelitów, zarówno działających i już nie funkcjonujących.

Rośnie, aczkolwiek dość powoli, także ilość górnych stopni rakiet. Dziś już typowym procesem jest deorbitacja górnego stopnia rakiety. Natomiast ilość szczątków związanych z misjami kosmicznymi (np. osłony czy wyrzutniki) od dwóch dekad pozostaje na podobnym poziomie. Jest to związane z lepszym planowaniem konstrukcji satelitów i ich funkcjonowaniem na orbicie, w wyniku czego powstaje mniejsza ilość fragmentów.

Spojrzenie w przyszłość

Przez kolejne dekady na różnych orbitach dookoła Ziemi będzie krążyć przynajmniej kilkanaście tysięcy fragmentów różnego rodzaju. Aktualnie nie ma możliwości deorbitacji większości "kosmicznych śmieci" - technologie dopiero powstają. Jedną z nich jest żagiel do deorbitacji, który zostanie przetestowany w ramach misji polskiego satelity PW-Sat 2.

W najbliższych latach z pewnością nastąpią fragmentacje kolejnych satelitów i górnych stopień rakiet. Mogą także nastąpić kolizje satelitów, co wytworzy kolejne odłamki. Dlatego też potrzebny jest rozwój technik śledzenia i monitorowania "kosmicznych śmieci" oraz tworzenie technologii, które pozwolą na usuwanie obiektów z orbity - przede wszystkim niedziałających satelitów i zużytych górnych stopni rakiet.

(ODQNV)

Źródło: Kosmonauta.net


Kosmiczne śmieci w latach 1957 - 2015




Przeczytaj więcej:

• Kosmiczne śmieci lub kosmiczne odpadki, (ang. Space Debris)