Każdy następny satelita na orbicie okołoziemskiej to nowe dane naukowe lub lepsze systemy komunikacyjne. Niestety, wcześniej czy później, nawet najnowocześniejsze urządzenie stanie się tylko kolejnym, potencjalnie niebezpiecznym, kosmicznym śmieciem.
Za początek ery kosmicznej przyjmuje się datę wystrzelenia pierwszego sztucznego satelity Sputnika I. Nastąpiło to 4 października 1957 roku z kosmodromu Bajkonur w Kazachstanie. Wydarzenie to zapoczątkowało „wielki wyścig” w dziedzinie astronautyki między dwoma mocarstwami: ZSRR i USA. Finałem tego wyścigu było lądowanie załogi Apollo 11 na Księżycu 20 lipca 1969 roku.
Szybko stało się jasne, jakie korzyści płyną z eksploracji kosmosu. Z każdym kolejnym rokiem na orbitę wysyłano więc kolejne urządzenia z nowymi misjami i zadaniami. Mamy zatem satelity teledetekcyjne, telekomunikacyjne, nawigacyjne, meteorologiczne, oceanograficzne, geofizyczne, geodynamiczne, militarne. Zaistniała również ogromna potrzeba śledzenia i ciągłego monitorowania takich obiektów, których liczba bardzo szybko rosła. Pojawił się problem „braku miejsca” w przestrzeni wokół Ziemi. Przybywało satelitów, ale także „śmieci kosmicznych” (z ang. space debris). Te ostatnie są pozostałościami po rozbitych satelitach i rakietach a także nieczynnymi już satelitami. Utrudniały one i nadal utrudniają przygotowywanie kolejnych misji, ponieważ ryzyko kolizji na orbicie rośnie z każdym kolejnym wystrzeleniem.
Liczba wszystkich znanych skatalogowanych obiektów wynosi dzisiaj 39126 (stan na 29 marca 2013). Liczba ta obejmuje wszystkie aktywne, pracujące, jak i nieczynne już satelity, bezużyteczne człony rakiet, rozbite fragmenty satelitów i rakiet. Zdecydowanie największą grupę stanowią śmieci kosmiczne, których liczba (obejmująca tylko te znane i obserwowane) wynosi 32502. I choć wszystkich satelitów jest 6624, to tylko 1168 z nich wciąż pracuje.
Należy zdawać sobie sprawę, że większość obiektów krąży na orbitach typu LEO (z ang. Low Earth Orbit), czyli na wysokości do 2000 km na powierzchnią Ziemi. Prędkość takich obiektów jest niezwykle duża i wynosi ponad 7 km/s. Oznacza to, że jeżeli dwa ciała znajdą się na kolizyjnym torze, to czas na podjęcie jakichkolwiek decyzji jest bardzo krótki, bo w ciągu minuty obiekt poruszający się 7 km/s pokonuje dystans 420 km, a w ciągu 10 minut już 4200 km. Podróż z Warszawy do Berlina trwałaby dla tak szybkiego obiektu ok. 80 sekund!
Niestety zderzenia na orbicie także mają miejsce. W ciągu ostatnich 28 lat zarejestrowano 9 kolizji, a ostatnia nastąpiła 22 stycznia 2013. Tego dnia doszło do zderzenia satelity rosyjskiego BLITS (pisaliśmy o nim w artykule „Najmniejszy satelita „ostrzeliwany” z Polski”) ze śmieciem kosmicznym, będącym małym fragmentem rozbitego chińskiego satelity Fengyun FY-1C. Efektem tego była zmiana orbity BLITS i rozbicie go na co najmniej 2 fragmenty. BLITS to pasywny satelita (pojedynczy pryzmat zatopiony w metalowej osłonie), które regularnie był obserwowany laserowo. Teraz to zadanie jest praktycznie niemożliwe.
Pozostałe znane przypadki orbitalnych kolizji:
·1985 – zniszczenie amerykańskiego satelity P78-1 za pomocą pocisku z broni antysatelitarnej,
·1994 – kolizja rosyjskiego promu kosmicznego Soyuz TM-17 ze stacją kosmiczną Mir,
·1996 – zderzenie francuskiego wojskowego satelity Cerise ze śmieciem kosmicznym pochodzącym od rakiety Arianne,
·1997 – kolizja rosyjskiego promu kosmicznego Progress M-34 ze stacją kosmiczną Mir,
·2005 – zderzenie amerykańskiego satelity DART z amerykańskim wojskowym satelitą MUBLCOM,
·2007 – zniszczenie chińskiego satelity Fengyun FY-1C za pomocą pocisku z broni antysatelitarnej,
·2008 – zniszczenie amerykańskiego wojskowego satelity USA-193 przez pocisk rakietowy USA SM-3,
·2009 – kolizja dwóch satelitów telekomunikacyjnych: amerykańskiego Iridium 33 oraz rosyjskiego Kosmos 2251.
Ze względu na coraz większą liczbę satelitów i śmieci kosmicznych niegroźne kolizje i poważne zderzenia będą mieć miejsce coraz częściej, generując kolejne, niebezpieczne odłamki, zagrażające innym misjom satelitarnym. Problem ten stanowi dzisiaj poważne wyzwanie dla wszystkich światowych agencji kosmicznych, także Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA, do której należy Polska.
W przyszłości śmieci kosmiczne mają być regularnie obserwowane przez stacje laserowe, a następnie za pomocą silnej wiązki laserowej spowalniane, co obniży ich orbitę na tyle znacząco, że takie odłamki spłoną w atmosferze ziemskiej. W tych pracach weźmie udział także polska stacja laserowa z Obserwatorium w Borówcu.
Tekst:
dr Paweł Lejba
Obserwatorium Astrogeodynamiczne w Borówcu
Centrum Badań Kosmicznych PAN
Animacja przedstawiająca moment zderzenia satelity BLITS z pozostałością po chińskim satelicie Fengyun FY-1C.
Galeria zdjęć
