Konec vesoljske dobe?

Zgodba iz vesolja

Nazaj

11. januarja 2007 so kitajske oborožene sile izvedle vojaško vajo v okviru katere so sestrelile nedelujoč vremenski satelit Fenyug-1, ki se je nahajal na višini 865 kilometrov. Ta demonstracija moči je povzročila največje onesnaženje okolice našega planeta doslej, saj je satelit razpadel na več kot 3400 razbitin večjih od štirih centimetrov in okoli 150.000 manjših delcev. Te razbitine so doslej povzročile kar nekaj preglavic drugim vesoljskim misijam. Leta 2013 je bil trk z eno od njih usoden za ruski satelit BLITS, leta 2021 je drugi fragment istega izvora trčil z robotsko roko Mednarodne vesoljske postaje (ISS) in v njej izvrtal 5 milimetrsko luknjo, sama ISS pa je v izogib trkom s temi razbitinami že večkrat opravila posebne manevre, nazadnje 30. aprila lani. Pogostost podobnih manevrov zaradi vesoljskih odpadkov različnega izvora je v zadnjih letih močno narasla. Znanstveniki se bojijo usodnega scenarija, tako imenovanega Kesslerjevega sindroma oziroma učinka, po katerem bi hitro naraščajoče število vesoljskih smeti privedlo do konca vesoljske dobe kot jo poznamo. Ne gre za znanstvenofantastično apokaliptično napoved, temveč za dejansko grožnjo, ki se lahko uresniči že v bližnji prihodnosti.

Sestrelitve kot vir onesnaženja vesolja

Letalo F-15 Eagle med preizkusom izstrelitve protisatelitske rakete. Vir: Wikipedija.

Kitajska je sicer natanko tri leta po sestrelitvi Fenyug-1 sklatila še enega svojih satelitov, s čimer je ponovno prispevala k onesnaženju Zemljine okolice. Vendar so tudi Kitajci že izkusili zakon karme, ko je novembra 2025 v njihovo vesoljsko postajo Tiangong trčil vesoljski odpadek, zaradi česar so bili tajkonavti primorani zamakniti svojo vrnitev na Zemljo za devet dni.

Seveda ta država še zdaleč ni edina velesila, ki je poskusno sestreljevala satelite v tirnicah okoli Zemlje. Od 50tih let prejšnjega stoletja so podoben program, sicer povečini neuspešno, izvajale ZDA. Ena njihovih zadnjih vaj se je odvila 13. septembra 1985, ko so sestrelile satelit na višini 555 kilometrov. Temu je sledil premor, ki pa je bil prekinjen leta 2008, ko so ZDA v odgovor na kitajski vojaški eksperiment sestrelile satelit na višini 247 km. 

Tudi Sovjetska zveza je v 60tih in 70tih letih 20. stoletja veselo sestreljevala satelite v tirnicah, pri čemer je bil razvoj protisatelitskega orožja prekinjen tik pred razpadom države konec osemdesetih. Nedavno je Rusija program obudila, kar je postalo očitno 15. novembra 2021, ko je sestrelila satelit Kosmos 1408, iz katerega je nastal oblak približno 1500 razbitin.

Omenimo naj zanivimo dejstvo, da vsak tak manever ene vesoljske velesile povzroči proteste ostalih dveh in to ravno v kontekstu onesnaženja prostora v katerem se nahajajo vitalne nizkozemeljske tirnice.

Drugi viri odpadkov

Poškodba na enem od oken na mednarodni vesoljski postaji s premerom 7 mm, ki jo je povzročil trk z drobnim vesoljskim odpadkom, verjetno koščkom barve ali majhnim kovinskim fragmentom, velikim le nekaj tisočink milimetra. Vir: Evropska vesoljska agencija.

Sestrelitve satelitov niso edini vir vesoljskih odpadkov. Njihov izvor sega v čas pred uradnim začetkom vesoljske ere. Med prvimi so odpadke leta 1957 v vesolju pustile raziskovalne rakete Aerobee, ki predstavljajo verjetno enega najzgodnejših, sicer neuspelih poskusov, da bi rakete dosegle ubežno hitrost ter premagale Zemljin gravitacijski privlak.

Istega leta so ZDA izvedle poskus Pascal B v okviru katerega so detonirale jedrsko bombo v 150 metrov globokem jašku, na vrh katerega so namestili približno poltonsko kupolo iz železobetona. Inženirji so se ušteli glede moči eksplozije, ki naj bi bila kar 50.000 krat večja od predvidene. Posebna hitra kamera je snemala dogajanje na površju, vendar je kupola med eksplozijo izginila brez sledi. Poznejši izračuni so pokazali, da je bila najverjetneje izstreljena v višave s hitrostjo 60 kilometrov na sekundo, kar je približno 5 krat več od ubežne hitrosti. Čeprav se je zanjo izgubila vsaka sled, obstaja majhna verjetnost, da je ravno ta kupola prehitela Sputnik 1 kot prvo umetno telo v vesolju.

Vse od izstrelitve prvega uradno priznanega umetnega satelita 4. oktobra 1957, se je število vesoljskih odpadkov v Zemljinem okolju hitro povečevalo. Po definiciji Medagencijskega koordinacijskega odbora za vesoljske odpadke (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, IADC) je vesoljski odpadek vsako nedelujoñe umetno telo, vključno z njegovimi fragmenti, ki se nahaja bodisi v Zemljini tirnici bodisi med ponovnem vstopu v ozračje.

Razlogov za obstoj vesoljskih odpadkov je več. Med njimi so

  • sateliti, ki so preprosto prenehali delovati a se še naprej nahajajo v svojih tirnicah. Po podatkih Evropske vesoljske agencije trenutno okoli Zemlje kroži kar 2700 nedelujočih satelitov.
  • Zadnje stopnje raket, ki ostanejo v Zemljinih tirnicah po tem, ko vtirijo tovor. Primer je zadnja stopnja rakete Ariane 5, ki se po opravljeni nalogi namesti v tako imenovano “pokopališčno tirnico” s polmerom, ki je približno 300 kilometrov večji od polmera geostacionarnih orbit (~35.786 km), kjer ostane za nedoločen čas.
  • Razbitine, ki nastanejo kot posledica trka dveh satelitov. Tak je primer trka delujočega plovilom Iridium 33 z rusko nedelujočo odpravo Kosmos 2251 leta 2009.
  • Posledice eksplozij v vesolju. Na primer, avgusta 2012 je prišlo do napake pri izstrelitvi ruske rakete Proton, ki naj bi v geostacionarno tirnico ponesla dva komercialna satelita. Zadnja stopnja je ostala ujeta v nizkozemeljski tirnici. Zaradi velikih količin goriva na krovu je 16. oktobra eksplodirala, pri čemer je nastal velik oblak razbitin. Podobne eksplozije naj bi do danes ustvarile populacijo okoli 900.000 fragmentov večjih od enega centimetra.
  • Majhni delci, ki uidejo med rutinskimi dejavnostmi. Mednje spadajo koščki barve, vijaki ali pokrovi ter fragmenti starajočih se vesoljskih plovil.

Odpadki lahko potujejo po svojih tirnicah še dolgo po njihovem nastanku. Težava je v tem, da so izredno hitri, saj njihove hitrosti tipično znašajo med 7 in 8 kilometri na sekundo. Pri tej hitrosti ima drobec z maso enega grama kinetično energijo primerljivo s puškinim izstrelkom. Energija desetgramskega delca se lahko primerja s kinetično energijo avtomobila na avtocesti, medtem ko je energija kilogramskega delca primerljiva s tisto, ki se sprosti med eksplozijo šestih do sedmih kilogramov dinamita. To pomeni, da se še tako majhna vesoljska smet v vesolju spremeni v smrtonosni izstrelek, ki lahko kritično poškoduje ali celo uniči naša vesoljska plovila. 

Umetniška upodobitev hitrega porasta števila vesoljskih odpadkov od začetka vesoljske dobe do danes. Vir: JagranJosh.

Vesoljski odpadki v številkah

Poglejmo si nekaj statističnih podatkov povezanih z vesoljskimi odpadki:

  • 7170 – število uspešno izstreljenih vesoljskih raket od leta 1957 do danes.
  • 25.170 – število satelitov, ki so jih te rakete vtirile v Zemljino okolico.
  • 16.910 – trenutno število satelitov, ki se še vedno nahajajo v svojih tirnicah.
  • 14.200 – približno število trenutno delujočih satelitov.
  • 44.870 – število teles, ki jih spremljajo omrežja za nadzor vesoljskega prostora.
  • 650 – skupno število eksplozij, trkov in drugih dogodkov, ki so za sabo pustili oblake vesoljskih odpadkov.
  • 15.800 ton – skupna masa vseh umetnih vesoljskih teles v tirnici okoli našega planeta.
  • 54.000 – število teles večjih od 10 centimetrov, ki krožijo okoli Zemlje.
  • 1,2 milijona – število fragmentov z velikostjo med enim in 10 centimetri v tirnicah okoli Zemlje.
  • 140 milijonov – ocenjeno število drobcev z velikostjo od enega do desetih milimetrov.
  • 41 – skupno število manevrov Mednarodne vesoljske postaje v izogib trkom z vesoljskimi odpadki.

Kesslerjev učinek

HItra rast vesoljskih odpadkov. Vir: Evropska vesoljska agencija.

Takoj po izstrelitvi Sputnika 1 je Severnoameriško poveljstvo obrambe zračnega prostora (NORAD) ustanovilo Podatkovno bazo vesoljskih teles. Tako so ZDA že zelo zgodaj vedele za obstoj odpadkov, ki so bili posledica sestrelitev satelitov, raznih eksplozij, itd. Ta baza je v 70-tih letih postala javno dostopna.

NORADOov znanstvenik, Donald J. Kessler, je leta 1978 vodil študijo, ki je preučevala trke med sateliti. Med drugim je v njej predstavil trditev, da bodo do leta 2000 vesoljski odpadki postali večja grožnja satelitom kot mikrometeoroidi.

Čeprav je v 80tih uradna doktrina še vedno trdila, da bodo zaradi zračnega upora v zgornjih plasteh ozračja sateliti ter odpadki padali proti Zemlji hitreje, kot bodo nastajali, pa je še eden NORADov znansvenik, John Gabbard, že takrat vedel, da je število predmetov v uradni NORADovi bazi veliko manjše od realnega stanja. Kmalu po objavi Kesslerjevega članka je Gabbard skoval izraz Kesslerjev sindrom, s katerim je opisal hitro akumulacijo vesoljskih odpadkov.

Leta 1991 je Kessler objavil članek v katerem predstavi tezo, da obstaja neka kritična gostota odpadkov. Če ta ni presežena, odpadki padajo in so uničeni v nižjih plasteh ozračja hitreje, kot nastanejo. Ko gostota odpadkov preseže kritično vrednost, vsak novi odpadek pomeni porast števila trkov med njimi in z vesoljskimi plovili. Še višje gostote privedejo do verižne reakcije, ki povzroči, da se zaradi trkov gostota manjših drobcev povečuje izjemno hitro. Izraz Kesslerjev sindrom se danes nanaša ravno na to verižno reakcijo.

Danes vemo, da se nam v skrajnem primeru obeta, da bo zaradi Kesslerjevega sindroma popolnoma onemogočeno delovanje in obstoj satelitov v nizkozemeljskih tirnicah. Srednjezemeljske ter geostacionarne tirnice sicer naj zaenkrat ne bi bile ogrožene, vendar velja spomniti, da nizkozemeljske tirnice gostijo nekatere najpomembnejše vesoljske misije, kot je Mednarodna vesoljska postaja, Vesoljski teleskop Hubble, kitajska Vesoljska postaja Tiangong, konstelaciji Starlink ter Iridium, itd. 

Težave tudi v ozračju in na tleh

Vstop misije Automated Transfer Vehicle (ATV) 6 v ozračje. Vir: ESA/NASA.

Odsluženi sateliti ne predstavljajo težav le v svojih tirnicah. Velika večina teh mora, po ustaljenih protokolih, zgoreti v nižjih plasteh ozračja. Toda, tudi ta proces ni brez posledic. Znanstveniki že opozarjajo na škodljive vplive tega početja. Goreči sateliti sprostijo v ozračje ogromne količine aluminija in drugih kovin. Te izparine še desetletja ostanejo v mezosferi. Aluminijev oksid sčasoma zaide v stratosfero, kjer uničuje ozonsko plast. Težava je tako velika, da se nekateri bojijo ponovnega pojava ozonske luknje.

Po napovedih naj bi do leta 2040 količina snovi s satelitov v stretosferi presegla količino naravnega prahu zaradi meteorjev. To bi lahko imelo pomemben vpliv na hitrost stratosferskih vetrov, tamkajšnje temperature, učinek na podnebje na Zemlji pa znanstveniki še preučujejo.

Vesoljski odpadki pa vam lahko tudi padejo na glavo. Med leti 1960 in 2025 je bilo zaznanih okoli 33 padcev delov vesoljskih plovil, ki niso popolnoma zgoreli v ozračju. Tudi njihovo število se hitro povečuje, saj so samo leta 2024 zabeležili kar pet takih incidentov, leto pozneje pa šest.

Nekateri izmed njih so tudi ogrozili človeška življenja. Leta 2002 je tako šestletni deček Wu Jie postal prva oseba, ki jo je neposredno zadel vesoljski odpadek. Nanj je padel 10 kilogramski kos iz aluminija, ki se je odlepil s satelita Ziyuan-2B. Na srečo jo je deček odnesel le z manjšimi poškodbami. Leta 2007 so padajoči kosi ruskega vohunskega satelita pošteno prestrašili pilota čilenske letalske družbe Latam. Že leta 1969 pa je na japonsko ladjo padel kos sovjetskega satelita in poškodoval pet mornarjev. 

Obeti za prihodnost

Umetniška upodobitev misije ClearSpace-1. Vir: Evropska vesoljska agencija.

Zasebne korporacije, ki upravljajo satelite v nizkozemeljskih tirnicah se na dogajanje zaenkrat še niso konkretno odzvale. Ravno obratno. Samo podjetje Space X, ki trenutno že upravlja z 10.000 sateliti Starlink, v prihodnje načrtuje povečanje svoje flote na več kot 40.000 plovil.

Nekoliko bolj odgovorno se obnašajo nekatere vesoljske agencije. Evropska vesoljska agencija (ESA) za leto 2028 načrtuje izstrelitev odprave Clearspace-1. Ta naj bi poskusno v vesolju ujela nedelujoč odpadek v velikosti pralnega stroja, nato pa bosta obe plovili zgoreli v ozračju. Odprava je del programa Space Safety Programme (S2P), v okviru katerega ESA spremlja grožnje iz vesolja.

V preteklosti sta misiji RemoveDEBRIS ter ELSA že preučevali tehnike za odstranitev vesoljskih odpadkov, medtem ko je misija MEV raziskovala načine, kako podaljšati življenjsko dobo že delujočim satelitom.

Kljub temu zaenkrat ni bilo narejenega dovolj in človeštvo se bo še moralo potruditi, da se ne bo uresničil najbolj črni scenarij.

Dodatna čtiva za najbolj radovedne

Blog at WordPress.com.

Navzgor ↑