Powracające z orbity szczątki rakiet i satelitów coraz częściej przecinają przestrzeń powietrzną. Naukowcy ostrzegają, że wraz ze wzrostem liczby startów rośnie też ryzyko dla lotnictwa.
Coraz większa liczba startów rakiet i satelitów zwiększa ilość potencjalnych śmieci kosmicznych, a tym samym statystyczne ryzyko zagrożeń.
Samoloty komercyjne latają na wysokości około 10–12 km, czyli znacznie poniżej orbit okołoziemskich.
Problemem nie są więc obiekty pozostające na orbicie, lecz te, które w niekontrolowany sposób wracają do atmosfery.
Roczne prawdopodobieństwo upadku kosmicznych szczątków w intensywnie wykorzystywanej przestrzeni powietrznej wynosi 26 procent.
Wynika to z najnowszych badań naukowców z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie.
Jeszcze wyższe jest ryzyko w skali globalnej.
Prawdopodobieństwo, że w ciągu roku spokojny obszar międzynarodowej przestrzeni powietrznej zostanie przecięty przez spadające śmieci kosmiczne, sięga 75 procent.
Jak w lotnictwie utrzymać wysoki poziom bezpieczeństwa?
Ryzyko ograniczane jest na kilku poziomach.
Agencje kosmiczne oraz wojskowe systemy nadzoru śledzą dziesiątki tysięcy obiektów na orbicie i na bieżąco aktualizują prognozy ich powrotu do atmosfery.
Gdy duży obiekt wchodzi w atmosferę w sposób niekontrolowany, władze mogą czasowo zamknąć przestrzeń powietrzną lub zmienić trasy lotów.
Działają wtedy podobnie jak w przypadku erupcji wulkanów czy startów rakiet.
Nowoczesne satelity projektuje się tak, by pod koniec eksploatacji ulegały kontrolowanej deorbitacji lub spalały się możliwie całkowicie w atmosferze.
Coraz częściej operatorzy muszą przedstawiać wiążące plany utylizacji.
Obowiązują również międzynarodowe wytyczne ograniczające powstawanie kosmicznych odpadów.
Jedną z nich jest tzw. zasada 25 lat, która zakłada usunięcie nieczynnych satelitów z orbity w określonym czasie.
Wraz ze wzrostem liczby startów przepisy są stopniowo zaostrzane.
Obiekty na orbicie monitorują m.in. NASA Orbital Debris Program Office oraz ESA Space Debris Office, a także inni partnerzy międzynarodowi.
Modelowanie trajektorii pozwala przewidywać miejsce i czas ponownego wejścia w atmosferę.
W 2022 roku z tego powodu czasowo zamknięto część hiszpańskiej i francuskiej przestrzeni powietrznej.
Konieczna poprawa projektu ponownego wejścia na orbitę
Połączenie monitoringu, koordynacji działań, udoskonaleń konstrukcyjnych i regulacji prawnych ma zapewnić bezpieczeństwo przestrzeni powietrznej mimo rosnącej liczby satelitów.
Wiele rakiet i satelitów nadal nie posiada jednak systemów kontrolowanej deorbitacji.
Ich powrót do atmosfery jest wówczas trudny do przewidzenia.
Naukowcy podkreślają, że konstrukcje powinny umożliwiać bezpieczne sprowadzenie obiektu nad wyznaczone, niezamieszkane obszary, na przykład nad otwarty ocean.
Ograniczyłoby to konieczność awaryjnego zamykania przestrzeni powietrznej i zmniejszyło ryzyko dla lotnictwa.
Rośnie presja na rządy i organizacje międzynarodowe, by wprowadzały bardziej rygorystyczne standardy.
Chodzi o obowiązek kontrolowanych powrotów, surowsze przepisy dotyczące utylizacji satelitów oraz lepszą współpracę między instytucjami kosmicznymi i lotniczymi.
Eksperci wskazują, że bez wiążących regulacji operatorzy rzadko decydują się na kosztowne zmiany projektowe.
Jednocześnie realne prawdopodobieństwo trafienia samolotu przez kosmiczne szczątki pozostaje bardzo niskie.
Szacuje się je na około 1 do 430 tys. rocznie.
Władze podkreślają, że zagrożenie istnieje, ale zdarza się wyjątkowo rzadko.
Aluminiowy deszcz? Postęp ma swoją cenę
Zagrożenie wiąże się nie tylko z samym upadkiem szczątków, lecz także z materiałami używanymi do budowy satelitów.
Cztery lata temu astronom Aaron Boley ostrzegał, że wycofywane z użytku satelity mega-konstelacji, takich jak Starlink, mogą wprowadzać do górnych warstw atmosfery więcej aluminium niż naturalne meteoroidy.
Jak wyjaśniał w serwisie branżowym Space.com, każdego dnia do atmosfery Ziemi trafia około 60 ton materii z meteoroidów.
Składają się one głównie z minerałów zawierających tlen, magnez i krzem. Satelity zbudowane są natomiast przede wszystkim z aluminium.
Podczas ponownego wejścia w atmosferę metal ulega spaleniu, tworząc tlenek glinu. Zdaniem Boleya może on odbijać światło o określonych długościach fal.
Jeśli jego ilość w atmosferze znacząco wzrośnie, może to wpłynąć na rozpraszanie promieniowania i potencjalnie zmienić albedo Ziemi, czyli współczynnik odbicia promieniowania słonecznego.
Koncepcja celowej modyfikacji albedo poprzez rozpylanie substancji w górnych warstwach atmosfery była już rozważana w kontekście geoinżynierii. Budzi jednak poważne kontrowersje, ponieważ skutki uboczne takich działań nie zostały dostatecznie zbadane.
Boley zwraca uwagę, że obecnie proces ten zachodzi bez globalnych regulacji i nadzoru.
Naukowcy nie wiedzą, jakie są bezpieczne progi stężenia ani jaki wpływ może to mieć na wyższe warstwy atmosfery.
Uderzenia meteorytów a śmieci kosmiczne
Co to oznacza dla pasażerów? Eksperci uspokajają, że można ufać procedurom bezpieczeństwa stosowanym przez linie lotnicze i władze lotnicze.
Informacje o nietypowych zagrożeniach, takich jak powrót dużych fragmentów rakiet, są przekazywane z wyprzedzeniem.
Każdego dnia do atmosfery Ziemi wchodzą tysiące meteoroidów o różnych rozmiarach.
Większość z nich spala się całkowicie i nie dociera do powierzchni.
Obiekty o średnicy od 1 do 50 metrów mogą jednak spowodować poważne szkody.
Przykładem jest meteoroid, który eksplodował nad Czelabińskiem w 2013 roku.
Statystycznie takie zdarzenia mają miejsce co 50–100 lat.
Meteoroidy o średnicy przekraczającej 100 metrów, zdolne wywołać globalne konsekwencje, pojawiają się znacznie rzadziej - średnio raz na około 100 tys. lat.
Szacowane roczne ryzyko, że średniej wielkości meteoroid spowoduje szkody dla ludzi, wynosi około 0,001 proc.
Dla porównania prawdopodobieństwo trafienia samolotu przez kosmiczne szczątki to około 0,00023 proc. rocznie. Oznacza to, że statystycznie ryzyko związane z naturalnymi obiektami jest kilka razy wyższe niż w przypadku śmieci kosmicznych.