Przeskocz do treści

Delta mi!

Prosto z nieba

Szanuj przestrzeń!

Michał Bejger

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: maj 2019
  • Publikacja elektroniczna: 30 kwietnia 2019
  • Autor: Michał Bejger
    Notka biograficzna: Profesor Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN. Członek zespołu naukowego Virgo (Virgo-POLGRAW), który w lutym 2016 r. odkrył fale grawitacyjne.
  • Wersja do druku [application/pdf]: (495 KB)

Czy przestrzeń kosmiczna jest rzeczywiście pusta? Niestety nie. Podobnie jak powierzchnię Ziemi, wodę i powietrze, kosmos wokół Ziemi okupują większe i mniejsze wytwory ludzkiej cywilizacji. Każdy satelita, sonda kosmiczna i załogowa misja wytwarza duże ilości kosmicznych śmieci. Wokół Ziemi krąży obecnie wiele tysięcy satelitów różnego przeznaczenia: telekomunikacyjnych, naukowych i wojskowych. Jednocześnie w przestrzeni okołoziemskiej znajduje się ponad pół miliona sztuk śmieci kosmicznych o rozmiarach od 1 cm do 10 cm, które sprawiają, że średnio co roku niszczony jest jeden satelita.

obrazek

Dwie główne "populacje" śmieci kosmicznych: pierścień obiektów w okolicy orbity geostacjonarnej (geostationary earth orbit, GEO) i chmura obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej (low-earth orbit, LEO).

Dwie główne "populacje" śmieci kosmicznych: pierścień obiektów w okolicy orbity geostacjonarnej (geostationary earth orbit, GEO) i chmura obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej (low-earth orbit, LEO).

Najczęściej używanymi orbitami zarówno dla załogowych, jak i bezzałogowych pojazdów kosmicznych są tzw. niskie orbity okołoziemskie, które obejmują zakres wysokości (odległości?) wystarczająco małych, by resztkowy opór atmosfery utrzymał tę strefę we względnej czystości (dzięki oporowi powietrza szczątki deorbitują i spalają się podczas spadku na Ziemię). Zmiany i zanik orbit jest znacznie wolniejszy na większych odległościach. Wpływ innych niż Ziemia mas, np. Księżyca, oraz wiatr słoneczny mogą stopniowo doprowadzić do spadku śmieci na Ziemię, ale proces ten jest powolny i może trwać tysiące lat.

Dlaczego ważne jest, by przestrzeń kosmiczna była jak najmniej skalana ludzkością? Oprócz oczywistego stwierdzenia, że nieładnie jest śmiecić, a ładnie starać się zachować naturę taką, jaka jest, kosmiczne szczątki mogą być dla nas niebezpieczne. Szczególnie ciekawym fenomenem związanym z kosmicznymi śmieciami jest zjawisko Kesslera. Efekt zbadany teoretycznie przez Donalda Kesslera z NASA w 1978 roku to scenariusz, w którym gęstość obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej jest wystarczająco wysoka, aby kolizje między nimi mogły spowodować kaskadę, w której każda następna kolizja generuje coraz więcej śmieci-odłamków, co zwiększa prawdopodobieństwo dalszych kolizji. W efekcie rozmieszczenie szczątków na orbicie może sprawić, że działania w przestrzeni kosmicznej i użycie satelitów w określonych zakresach orbitalnych stanie się niepraktyczne przez dziesiątki lat.

Przestarzałe lub zepsute satelity wychodzące z użycia do niedawna były najczęściej po prostu porzucane z powodów ekonomicznych. Zespoły projektujące nowe satelity są jednak zobowiązane do wdrożenia rozwiązań pozwalających na łatwe deorbitowanie statku kosmicznego pod koniec misji bądź umieszczenie go na orbicie w niestabilnym rezonansie ze Słońcem lub Księżycem, który przyspiesza zanik orbity i umożliwia bezpieczne spalenie się w atmosferze. Na małe śmieci kosmiczne proponuje się natomiast zbudowanie potężnego (o mocy wielu megawatów) lasera naziemnego. Taka "kosmiczna miotła" będzie w stanie wywierać dostatecznie duże ciśnienie promieniowania, by umieszczać śmieci na niestabilnych orbitach i w ten sposób przyczyniać się do sprzątania okolic Ziemi.