Od wyniesienia na orbitę okołoziemską w 1957 r. pierwszego sztucznego satelity ludzkość wysłała w kosmos ponad 5 tys. misji z różnego rodzaju ładunkiem: sondami badawczymi, satelitami, instrumentami komunikacyjnymi, aparaturą badawczą i innym sprzętem. Każde z tych urządzeń z czasem traci na użyteczności, przestaje działać albo staje się przestarzałe, a co za tym idzie – zbędne. Przykładem może być amerykański satelita Vanguard 1C, który od 1958 r. – mimo zakończenia służby w 1964 r. – po dziś dzień krąży nad naszymi głowami, co czyni go śmieciem o najdłuższym stażu. Część nieużywanych już obiektów uległo zderzeniu z innymi, a ich szczątki, różnych rozmiarów, zmieniły się w niebezpieczny złom. Podobnie stało się z sondami, które zostały zestrzelone w trakcie ćwiczeń z rakietami antysatelitarnymi. Wszystko to razem sprawiło, że problem zanieczyszczenia naszej orbity jest na tyle poważny, iż zajęły się nim największe agencje kosmiczne i prywatne start-upy.

Co na nas spadnie?

Z opublikowanego w 2022 r. raportu Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wynika, że na orbicie znajduje się ok. 36,5 tys. śmieci większych niż 10 cm i niemal milion fragmentów mierzących od 1 do 10 cm. Mniejszych odłamków może być powyżej 130 mln. Łącznie to prawie 11 tys. t rozmaitych odpadów, począwszy od narzędzi zgubionych przez kosmonautów, worków z odpadami z radzieckiej stacji Mir, przez fragmenty rozbitych satelitów, a skończywszy na wielkogabarytowych modułach rakiet.

Nad naszymi głowami krążą nawet reaktory i paliwo jądrowe, w które zaopatrywane były niektóre wojskowe urządzenia. Nikt nie ma nad nimi kontroli, latają zgodnie z zasadami fizyki – każdy z nich pędzi z prędkością przekraczającą często 27 tys. km/h, zamieniając się w pocisk, który z łatwością może przebić rakietę, uszkodzić satelitę albo Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Przy takiej prędkości nawet mały odłamek może wyrządzić ogromne szkody. Z tej racji większe obiekty są stale monitorowane. Łącznie śledzonych jest ponad 27 tys. śmieci stanowiących realne zagrożenie dla urządzeń działających w kosmosie. Tylko na ISS przynajmniej kilka razy w roku ogłaszany jest alert związany z prawdopodobieństwem zderzenia się z jakimś kosmicznym odpadem przecinającym jej tor lotu. ESA każdorazowy manewr unikowy wycenia na koszt co najmniej 20 tys. euro. Również satelity komercyjne z powodu tłoku na orbicie muszą manewrować, by uniknąć zderzenia z chmurą odpadów – rocznie to koszt szacowany na 14 mln euro.

Cmentarna orbita

Przez lata ze śmieciami w kosmosie radzono sobie „metodą na tetrisa”, przesuwając nieaktywne, a więc „umarłe” satelity i moduły rakiet na tzw. orbitę cmentarną. Znajduje się ona 300 km powyżej pierścienia orbity geostacjonarnej, gdzie kosmiczne śmieci mają nie stanowić zagrożenia dla obiektów działających na niskiej orbicie okołoziemskiej lub orbicie geostacjonarnej.

Od 2002 r. ESA zaleca, aby każdy obiekt po zakończeniu misji został tam umieszczony lub został skierowany w stronę Ziemi, by w sposób kontrolowany spłonął w atmosferze. Podobnie do sprawy podchodzi NASA. Takie rozwiązanie jednak nie eliminuje problemu, bo przecież ilość miejsca na orbicie jest ograniczona, tylko przesuwa je w czasie o trzy, może cztery pokolenia. Dodatkowo pozostaje kwestia pozbycia się odpadków, które obecnie zaśmiecają orbitę okołoziemską.

Kosmiczna śmieciarka

Już za 2 lata może dojść do bezprecedensowego wydarzenia – pierwszego aktywnego zbierania śmieci w kosmosie, a to za sprawą „kosmicznej śmieciarki”, nad którą pracuje szwajcarski start-up ClearSpace w ramach misji ESA ClearSpace-1. Celem projektu jest sprawdzenie technologii umożliwiającej przechwycenie nieczynnych satelitów i ich deorbitacja – doprowadzenie do spalenia się w ziemskiej atmosferze. ESA zamierza w ten sposób usunąć m.in. adapter VESPA o masie ok. 113 kg i średnicy ok. 2 m.

„Kosmiczna śmieciarka” zaopatrzona jest w czteroramienne robotyczne urządzenie do łapania obiektów pędzących z kosmiczną prędkością. Po tym, jak VESPA wpadnie w jej objęcia, śmieciarka skieruje się w stronę Ziemi, by w kontrolowany sposób spłonąć w atmosferze wraz z przechwyconym złomem. Koszt tej misji – usunięcia jednego obiektu – szacuje się na 86 mln euro. Również NASA inwestuje w sprzątanie kosmosu. Amerykanie wybrali sześć firm, które opracują nowe rozwiązania w zakresie usuwania śmieci z przestrzeni kosmicznej. Jedno z nich zakłada zaopatrzenie nowych satelitów w specjalne żagle, które umożliwią ich tanią i łatwą deorbitację.

10% ryzyka

Atmosfera ziemska działa jak wielka spalarnia śmieci. Strawiła ona sputnik i wiele innych kosmicznych obiektów. Niektóre z nich mogą jednak wytrzymać wejście w atmosferę i stać się potencjalnym zagrożeniem dla mieszkańców planety. Jak na razie większe szanse mamy na wygraną w Lotto niż na oberwanie spadającym satelitą. Ale ryzyko nie jest czysto hipotetyczne, czego dowodzi historia Amerykanki Lottie Williams, o którą w 1997 r. otarł się spadający kosmiczny odłamek. Inny groźny incydent miał miejsce w Kanadzie w 1978 r., w okolicach Wielkiego Jeziora Niewolniczego, gdzie spadły szczątki radzieckiego satelity Kosmos 954. I choć w tym przypadku nikt nie zginął, to skażeniu uległ obszar o powierzchni 124 tys. km2, ponieważ satelita był wyposażony w reaktor jądrowy. Niemniej wraz z rozwojem branży kosmicznej ryzyko, że w wyniku opadania śmieci kosmicznych na powierzchnię Ziemi w ciągu najbliższej dekady zginie człowiek, rośnie i już jest szacowane na poziomie ok. 10%.

Uzależnieni od satelitów

Jeszcze kilka dekad temu nikt by sobie nie zaprzątał głowy zanieczyszczoną przestrzenią wokół naszej planety, ale przy obecnym rozwoju cywilizacji i powiązaniu jej z dobrodziejstwami nauki i techniki w dużej części zależymy od aparatury, która znajduje się w kosmosie. Niemal 80% obiektów na ziemskiej orbicie ma przeznaczenie komercyjne, a z usług dostarczanych za ich pomocą korzystamy każdego dnia. Bez satelitów możemy zapomnieć o GPS, bezpiecznych lotach samolotami, wielu usługach telekomunikacyjnych, telewizji satelitarnej, dokładnym prognozowaniu pogody, nie wspominając nawet o wielu badaniach naukowych, których wyniki wpływają na jakość naszego życia i na gospodarkę. Pamiętajmy także, że satelity służą zarówno do celów kartograficznych i geodezyjnych, jak i do lokalizacji złóż i surowców mineralnych.

Przyszłość naszej cywilizacji powiązana jest z podbojem kosmosu. Naukowcy z brytyjskiego Uniwersytetu w Plymouth szacują, że do 2030 r. wokół Ziemi może krążyć ponad 60 tys. satelitów. Aby jednak wszystkie jednocześnie wykonywały powierzone im zadania, trzeba z ich orbit usunąć kosmiczne śmieci.