Wraz z początkiem ery kosmicznej, gdy 4 października 1957 r. pierwszy sztuczny satelita Sputnik 1 został wyniesienie na orbitę, ludzie zyskali nową przestrzeń do pozostawiania po sobie śmieci. Eksploracja kosmosu nabiera prędkości i w tym samym tempie rozwija się proces zanieczyszczania orbit okołoziemskich.

W raporcie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) z lipca br. można przeczytać m.in., że liczba, łączna masa i objętość obiektów pozostawianych w kosmosie sukcesywnie rośnie. Prowadzi to do zwiększonej ilości mimowolnych kolizji między urządzeniami umieszczonymi na orbicie a krążącymi tam śmieciami.

Odpady poruszają się w sposób nieskoordynowany. Zagrażają m.in. Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, satelitom telekomunikacyjnym i obserwacyjnym oraz załogowym statkom kosmicznym.

Do wyboru, do koloru

Ziemię otaczają duże śmieci, takie jak nieczynne satelity czy odrzucone elementy rakiet wynoszących misje załogowe. Zbierają się tam także drobne odpady pozostałe po eksplozjach i zderzeniach różnych obiektów. I te małe, i te duże śmieci są równie niebezpieczne. Większe zajmują sporo miejsca w przestrzeni i stanowią ryzyko rozbicia się na duże fragmenty. Mniejsze są za to trudne do zlokalizowania, co uniemożliwia bezpieczną nawigację między nimi.

ESA szacuje, że obecnie krąży nad nami ponad 750 milionów kosmicznych śmieci większych niż 1 cm. W każdej chwili mogą zderzyć się z satelitami, niszcząc je lub zmieniając ich trajektorię ruchu. Nawet najmniejsza kolizja jest groźna, dlatego Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) regularnie nieznacznie zmienia swoje położenie po to, by uniknąć zderzenia z drobnymi śmieciami kosmicznymi.

Odpowiedzią na te zagrożenia ma być prowadzony od dziewięciu lat przez Europejską Agencję Kosmiczną program pod nazwą Space Situational Awareness. Jego celem jest stałe dostarczanie aktualnych i dokładnych danych na temat środowiska kosmicznego, w szczególności w odniesieniu do potencjalnych zagrożeń dla infrastruktury na Ziemi i tej znajdującej się na orbitach okołoziemskich.

Program SSA podzielony jest na trzy segmenty: space weather – monitorowanie pogody kosmicznej, NEOs (Near-Earth Objects) – obserwowanie naturalnych obiektów, które mogą zderzyć się z Ziemią, oraz ocena i łagodzenie skutków takich kolizji. Trzeci segment – Space Surveillance and Tracking (SST), w którego rozwijaniu uczestniczy również Polska, zajmuje się lokalizowaniem i katalogowaniem obiektów w kosmosie.

Kolizja w przestworzach

Zderzenie z kosmicznymi śmieciami jest uznawane przez ESA za jedno z największych zagrożeń, które mogą się przyczynić do zniszczenia statku kosmicznego. Aby zminimalizować niebezpieczeństwo kolizji, operatorzy kontrolujący lot na ziemi muszą znać dokładnie wszystkie potencjalne przeszkody na trasie statku. Pozycje czynnych satelitów są znane i odpowiednio skatalogowane. Natomiast nigdy nie wiadomo, gdzie pojawi się groźny, dryfujący w przestrzeni obiekt.

Już teraz jest to uciążliwe, a przy obecnym tempie eksploracji przestrzeni kosmicznej może się okazać, że za kilkanaście lat prawdopodobieństwo dotarcia satelity do wyznaczonego celu będzie przypominać grę w rosyjską ruletkę.

– Podstawą SST jest baza danych zawierająca szczegółowe informacje na temat wszystkich obiektów wykrytych na orbicie okołoziemskiej – tłumaczy Paweł Wojtkiewicz, dyrektor ds. sektora kosmicznego w GMV. – Aktualnie prowadzimy projekt, w którym korzystając ze stworzonego przez nas oprogramowania, sprawdzamy, czy teleskopy, które są w posiadaniu polskich firm i ośrodków badawczych, są w stanie dostarczać dokładnych danych koniecznych do określania orbit satelitów i precyzyjnej ich lokalizacji w przestrzeni kosmicznej.

Paweł Wojtkiewicz dodaje, że rozwiązania tworzone w ramach programu SST mogą służyć również do wczesnego wykrywania rozpadających się dużych fragmentów kosmicznych, które jeśli wejdą ponownie do atmosfery, mogą zagrozić ludziom lub infrastrukturze na Ziemi.

Kosmiczne porządki

Europejska Agencja Kosmiczna prowadzi szereg prac badawczych związanych z usuwaniem nieczynnych satelitów z orbity lub ich serwisowaniem.

– Kontrolowana deorbitacja dużych satelitów wydaje się obecnie rozwiązaniem najrozsądniejszym, choć pewnie nie najtańszym – mówi Paweł Wojtkiewicz. – Próba np. zestrzelenia satelity wiązałaby się z ryzykiem przypadkowego rozrzucenia odłamków, dlatego za scenariusz najbardziej optymalny uznajemy obecnie zepchnięcie go za pomocą innego statku kosmicznego na niższą orbitę, a następnie kontrolowane spalenie po wejściu do atmosfery.

W realizacji projektów w ramach SSA mogą uczestniczyć firmy pochodzące z krajów, które zadeklarowały swój udział. Polska uczestniczy w programie na lata 2017–2019. Obecnie trwają prace nad podpisaniem umowy o przystąpieniu do europejskiego konsorcjum SST.

Źródło danych wykorzystanych w artykule: Planet Partners