Gdy lawinowo rośnie liczba startów satelitów i odpadów na orbicie, władze lotnicze gorączkowo próbują zapobiec kolejnemu poważnemu paraliżowi lotów.
Opóźniony lot lub zmiana trasy z powodu złej pogody to codzienność. A co z opóźnieniem spowodowanym spadającymi śmieciami z kosmosu? Choć brzmi to jak kiepski film katastroficzny, eksperci ostrzegają, że szczątki satelitów stają się rosnącym zagrożeniem, na które operatorzy lotów muszą się przygotować.
Jak dotąd nie odnotowano potwierdzonego przypadku, by komercyjny samolot pasażerski został trafiony przez kosmiczne śmieci. Jednak prawdopodobieństwo takiego zdarzenia się zmienia, bo rośnie zarówno liczba satelitów na orbicie, jak i częstotliwość lotów pasażerskich.
Niedawno opublikowane w "Scientific Reports" badanie wskazuje, że co roku istnieje 26 proc. szans, iż niekontrolowane wejście w atmosferę fragmentu rakiety nastąpi nad gęsto uczęszczanymi regionami, takimi jak Europa Północna, północno‑wschodnie Stany Zjednoczone czy duże węzły komunikacyjne w regionie Azji i Pacyfiku.
Nie oznacza to jednak, że istnieje 26 proc. ryzyko uderzenia w samolot. EUROCONTROL, które zarządza ruchem lotniczym w 42 krajach, przekazało Euronews Next, że ta wartość oznacza prawdopodobieństwo, iż tor spadającej rakiety przebiegnie przez intensywnie wykorzystywaną przestrzeń powietrzną, co zmusi władze do jej profilaktycznego zamknięcia. W praktyce globalne prawdopodobieństwo rzeczywistej kolizji z samolotem pozostaje skrajnie niskie i przy obecnym natężeniu ruchu szacuje się je na mniej więcej raz na milion lat.
Nawet takie „profilaktyczne” zamknięcie może jednak mocno uderzyć w pasażerów. W 2022 r. zamknięto część przestrzeni powietrznej nad Hiszpanią oraz fragment sąsiedniej przestrzeni Francji, na jednej z przewidywanych tras spadku szczątków chińskiej rakiety. To pojedyncze zdarzenie opóźniło setki lotów i kosztowało miliony euro, mimo że żaden samolot nie został trafiony, a odłamki ostatecznie spadły do oceanu, tysiące kilometrów dalej.
Dziś EUROCONTROL na bieżąco monitoruje starty rakiet i ich wejścia w atmosferę, które mogą wpływać na europejską przestrzeń powietrzną. Przy wsparciu takich instytucji jak EU‑SST przekazuje w razie potrzeby informacje i uwzględnia scenariusze ponownego wejścia odpadów kosmicznych w atmosferę w swoich procedurach zarządzania kryzysowego.
Dlaczego kosmiczne śmieci nie spalają się w atmosferze
Główny powód do niepokoju jest prosty: sprzęt kosmiczny buduje się tak, by był wyjątkowo wytrzymały. Stijn Lemmens, starszy analityk ds. odpadów kosmicznych w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), wyjaśnia: „Problem w tym, że kiedy projektujesz obiekt z myślą o locie w kosmos, musi przetrwać start, więc jest bardzo mocny i sztywny”.
Przykładem są zbiorniki paliwa z wysokogatunkowego tytanu – jedne z elementów odpadów kosmicznych, które najczęściej przetrwają.
Większości szczątków nie da się jednak tak łatwo rozpoznać. Lemmens mówi Euronews Next, że wyglądają „jak element wyposażenia wrzucony do pieca”, a po wszystkim zostaje jedynie nadtopiona bryła metalu.
Aby lepiej zrozumieć ognisty proces powrotu na Ziemię, ESA przygotowuje przełomową misję o nazwie Destructive Reentry Assessment Container Object (DRACO), której start zaplanowano na 2027 r. Ten satelita wielkości pralki automatycznej to w istocie „misja samobójcza” – ma zarejestrować własne zniszczenie od środka.
Gdy satelita zacznie się spalać w atmosferze, specjalnie zaprojektowana, 40‑centymetrowa niezniszczalna kapsuła zadziała jak „czarna skrzynka” w jego wnętrzu. Będzie połączona z 200 czujnikami i czterema kamerami rozmieszczonymi w całym satelicie, które zmierzą temperatury i naprężenia metalu w trakcie jego rozpadu.
Kiedy główna część satelity spłonie na pył, kapsuła runie w kierunku oceanu, rozwinie spadochron, by zwolnić, i na krótko prześle swoje cenne dane do satelity na orbicie geostacjonarnej, skąd trafią one do ekspertów na Ziemi.
Te informacje są kluczowe, bo jak podkreśla Lemmens, „obecnie nie da się odtworzyć na Ziemi dokładnie takich warunków”.
Projektowanie „przyjaznego” powrotu w atmosferę
Dane z misji DRACO pomogą inżynierom projektować satelity określane jako „demisable”, czyli takie, które rozpadają się i całkowicie odparowują, zanim dotrą na wysokości, na których przelatują samoloty pasażerskie pełne turystów.
Po dziesięciu latach badań ESA testuje technologie takie jak „demisable” podkładki i uchwyty. Mają one działać jak punkty zapalne, które ułatwią rozpad statku kosmicznego podczas ponownego wejścia w atmosferę. Inżynierowie rozważają też zastąpienie tytanowych zbiorników stopami aluminium, które topią się znacznie łatwiej, choć Lemmens zastrzega, że „rozwiązanie dobre dla jednego satelity może nie sprawdzić się w innym”.
Celem długoterminowym jest, by standardem dla wszystkich dużych stopni rakietowych stały się kontrolowane wejścia w atmosferę, kiedy obiekt kieruje się nad odludny fragment oceanu.
Coraz bardziej zatłoczone niebo
Nasze niebo robi się coraz tłoczniejsze. Ruch lotniczy w Europie ma rosnąć do 2050 r. nawet o 2,4 proc. rocznie. Widać też wyraźny trend w kierunku większej liczby lotów dalekodystansowych, a także zmian tras, by ograniczać ryzyka geopolityczne i optymalizować czas przelotu, co ma zmniejszyć emisje.
Do tego dochodzi nowa kategoria podróżnych – od suborbitalnych turystów kosmicznych w stylu Katy Perry, przez wolno poruszające się balony komunikacyjne na dużej wysokości, po być może niedługo hipersoniczne pojazdy punkt‑do‑punktu, które będą błyskawicznie okrążać Ziemię. Gęsto zaludnione obszary miejskie zaczną z kolei oglądać pasażerskie drony VTOL.
Zarządzanie ryzykiem będzie wymagało znacznie lepszej koordynacji między kontrolerami ruchu lotniczego a środowiskiem zajmującym się przestrzenią kosmiczną. EUROCONTROL pracuje nad odejściem od reagowania „przypadek po przypadku” na rzecz stałej usługi, która monitoruje zdarzenia w kosmosie w czasie rzeczywistym. Celem jest stworzenie wielowarstwowego obrazu przestrzeni powietrzno‑kosmicznej – od nieba nad miastami po niską orbitę okołoziemską.
Patrząc w przyszłość, EUROCONTROL chciałby lepszej koordynacji z udziałem nowych i działających już prywatnych firm z branży kosmicznej, w tym wspólnych symulacji z udziałem linii lotniczych, wojska oraz operatorów statków kosmicznych.
I wreszcie, jeśli szczątki rzeczywiście przedostaną się przez górne warstwy atmosfery, agencja apeluje, by wszystkie podmioty były przejrzyste i jasno wyjaśniały, jak i dlaczego dany fragment metalu lub kompozytu znalazł się na bardziej ryzykownych, niższych wysokościach. Mówiąc wprost: jeśli to fragment twojego „dymiącego statku kosmicznego” spadnie na ziemię, przyznaj się do tego i udostępnij dane, by pomóc w zapewnieniu bezpieczeństwa wszystkim podróżnym.