Coraz więcej małych kolizji na orbicie

Nieczynne satelity, górne stopnie rakiet, osłony i przypadkowo uwolnione części oraz różnej wielkości szczątki 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.

Ilość różnych fragmentów na orbicie jest najwyższa w historii i jak na razie nie ma technicznych możliwości, by ten problem rozwiązać.

Małe fragmenty – duże ryzyko?

Najnowsza analiza sugeruje, że nawet 10 proc. funkcjonujących satelitów mogło doświadczyć kolizji z małymi fragmentami. Znaczna większość tych śmieci jest zbyt mała by je wykryć i wykonać manewr satelity. W wyniku kolizji satelity często doświadczają silnych wstrząsów, co może uszkodzić podzespoły i instrumenty.

Co więcej, operatorzy satelitów niechętnie informują o kolizji ze „kosmicznymi śmieciami” – w szczególności, gdy są to satelity komercyjne lub wojskowe. Z analiz jednak wynika, że duża ilość satelitów doświadczyła kolizji podobnej do tej, którą doznał Sentinel-1A. U tego satelity wykryto uszkodzenie wskutek zderzenia z małym obiektem. Uszkodzony obszar ma średnicę ok. 40 cm, co zgadza się ze strukturą po uderzeniu śmiecia o średnicy około 1 mm i masie do 200 gramów*.

Aktualnie na orbicie przebywa około 1500 aktywnych satelitów. Łącznie nieczynnych satelitów oraz górnych stopni rakiet jest ponad 5 tysięcy. W przypadku tych obiektów – a wiele z nich krąży wokół Ziemi od dekad – niewiele wiadomo na temat ich kolizji z „kosmicznymi śmieciami”. Co więcej, dość mało wiadomo także o ryzyku, jakie niosą ze sobą małe śmieci – przykładowo, niektóre publikacje sugerują, że nawet odpryski farb mogą być groźne dla innych satelitów.

Coraz poważniejszy problem?

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. Warto tu jednak zaznaczyć, że rozwiązań musi powstać znacznie więcej – pojedyncze technologie z pewnością będą niewystarczające, by rozwiązać problem „kosmicznych śmieci”.

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.

* Wcześniejsza analiza sugerowała uderzenie mikrometeoroidu o średnicy około 5 mm, jednak dalsze wyliczenia wskazują, że ta możliwość jest mniej prawdopodobna.