Hogyan válik az alacsony földi pálya szemétdombbá

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Az ember szemétnyoma már rég túlnyúlt a bolygón, messze az űrben. Miközben aktivisták és politikusok döntenek arról, hogy mit kezdjenek a háztartási hulladékkal a Földön, rengeteg elhasznált berendezés halmozódik fel a pályán.

Találjuk ki, miből készülnek az űrlerakók, hol helyezkednek el, és hogy "mennyei" törmelék hullhat-e a fejünkre (spoiler: ez már megtörtént).

Milyen szemét repül az űrben

Az űrkorszak az első mesterséges műhold 1957-es felbocsátásával kezdődött. Azóta az emberiség számos rakétát indított és közel 11 000 műholdat állított pályára. Az elmúlt években drámaian megnőtt az űrmissziók száma. Ma már nemcsak az államok kutatják a földközeli űrt – magáncégek és non-profit szervezetek is csatlakoztak az üzlethez. A pályák terhelése nő.

Hogyan változott a földközeli térben lévő objektumok száma

A műholdak azonban, mint minden más technika, tönkremennek és elavulnak. Helyüket új készülékek veszik át, a meghibásodott készülékek pedig fémhulladék formájában kénytelenek leélni az életüket. Bolygónk közeli és távoli környezetében "szeméttelepek" jelentek meg.

Minden működésképtelen műszaki tárgy és töredéke űrszemétnek minősül. A legtöbb rakétafokozat, régi műholdak és azok töredékei. Az új eszközök folyamatos felbocsátása ellenére a pályán keringő működő műholdak sokkal kevesebbek, mint „hulladék”. Az Európai Űrügynökség (ESA) becslései szerint a földközeli űrben 128 millió apró törmelék található, amelyek mérete nem haladja meg a centimétert, 900 ezer darab 1-10 cm-es, 34 ezer pedig több mint 10 darab. cm Összehasonlításképpen: csak 3 működő műhold van, 9 ezer.

Az emberiség legaktívabban az alacsony földpályát használja (200-2000 km tengerszint feletti magasságban). A világűrnek ez a része a "legsűrűbben lakott" és egyben a "legpiszkosabb". 650-1000 km magasságban található az első "lerakó" - itt "élnek" régi járművek, különböző méretű törmelékek és katonai műholdak nukleáris létesítményekkel. Ilyen magasságokat a potenciálisan veszélyes tárgyak tárolására nem véletlenül választottak: körülbelül kétezer évig lehetnek ott. A második hivatalos "teszthely" körülbelül 36 ezer km magasságban található - a geostacionárius pályáról kiszolgált összes műholdat oda küldik.

Az űrszemét azonban nem csak a kifejezetten erre kijelölt helyeken "repül". A törmelékkel való ütközés a földközeli térben bárhol megtörténhet, mert szinte lehetetlen megjósolni a kis részecskék mozgását. De tényleg ki lehet kerülni a nagy töredékeket – a legtöbbjüket a világ űrügynökségei figyelik. Ha az elkövetkező években olyan cégek, mint a SpaceX, a OneWeb és az Amazon kommunikációs műholdak ezreit telepítik a Föld fölé, a balesetek elkerülése érdekében a szakembereknek sokkal alaposabban kell figyelniük a keringési mozgást.

Aki nyomon követi a törmeléket az űrben

Az ESA szerint az űrfigyelő hálózatok rendszeresen csak 28 000 különösen nagy törmeléket követnek nyomon. Az Egyesült Államok Űrfelügyeleti Hálózata az egyik vezető űrszemét-pályaelemző szolgáltatás. A szakemberek katalógust vezetnek, ahová az alacsony földpályáról 5-10 centiméternél nagyobb tárgyakat és a geostacionárius közelében elhelyezkedő, 30 centiméterről induló törmeléket viszik be.

Az Egyesült Államokban más központok is működnek, amelyek nemcsak a "hulladékról", hanem a működő eszközökről is adatokat gyűjtenek és dolgoznak fel. Földrajzi elhelyezkedésüket közkinccsé teszik a Space Track erőforráson, és a 18. Space Control Squadron Twitter-jéből értesülhetsz bizonyos járművek megsemmisüléséről. Ezen információk alapján készült egy online térkép Stuff in Space, amely valós időben mutatja a műholdak (piros pontok), rakétatestek (kék) és űrtörmelék (szürke) helyzetét. A térkép minden nap frissül, és világosan mutatja a működő eszközök és a "hulladék" közötti szoros "kapcsolatot".

Európa országai, Oroszország és Kína is megfigyelik a mozgást az űrutakon teleszkópok vagy geostacionárius radarok segítségével. A pályán az ütközések ritkák, köszönhetően az összeomlás valószínűségét kiszámító szolgáltatásoknak.

Honnan származik az űrszemét?

Annak ellenére, hogy az űrben való ütközések ritkák, súlyosan befolyásolják a "mennyei szemétlerakók" növekedését. Az egyik legsúlyosabb űrbaleset 2009-ben történt: az Iridium amerikai kommunikációs műhold és a nem működő "Kosmosz-2251" orosz katonai apparátus nem tudott szétszóródni. „Találkozásuk” során kis törmelékből és több mint 1,5 ezer nagy töredékből álló nagy felhő keletkezett, amelyek a mai napig a földközeli űrben maradnak.

A kutatók a robbanásokat nevezik az űrszemét kialakulásának fő okának. Leggyakrabban az üzemanyag szivárgása vagy felmelegedése miatt fordulnak elő, amely a már elhasznált felső szakaszok, rakéták és műholdak utolsó szakaszaiban marad. A berendezés felrobban a tervezési hibák vagy a zord űrkörnyezet hatása miatt. Például 2018-ban a „Fregat” és a „Centaur” orosz és amerikai felső szakaszok lezuhantak a pályán, 2012-ben a „Briz-M”-ünk darabokra szóródott. 2021 márciusában felrobbant egy régi amerikai meteorológiai műhold, egy éve pedig a szovjet Cyclone-3 rakéta egyik fokozata, amely 29 éve volt a Föld-közeli űrben, 75 sodródó töredékké változott.

A műholdellenes fegyverek tesztjei hatalmas törmeléknyomot hagynak maguk után. 2007-ben Kína megsemmisítette saját Fengyun-1C-jét egy közepes hatótávolságú rakétával 865 km-es magasságban. Körülbelül 3, 5 ezer nagy tárgyat és megszámlálhatatlan számú, legfeljebb 5 centiméteres töredéket alkotott. 2019-ben India is rakétát lőtt ki műholdjára – körülbelül 400 törmelék szóródott szét 200 és 1600 km közötti pályákon.

Az ESA szakemberei több mint 560 eszközmegsemmisülési esetet elemeztek. Mint megjegyzik, más okai is vannak annak, hogy a pályán űrszemét keletkezik. Gyakran előfordul, hogy egyes részei lekapcsolódnak a készülékről, megsemmisülnek a szerkezet tökéletlenségei miatt, vagy meghibásodnak, amikor kölcsönhatásba lépnek a Föld légkörével.

Az űrhajók pusztulásának okai

2020-ban az RS Components szakemberei azt elemezték, hogy az űrhatalmak közül melyik szennyezte be erősebben a teret, mint mások. Kiderült, hogy a ma nyomon követett roncsok legnagyobb része Oroszországhoz és a FÁK-országokhoz tartozik - 14 403 töredék. A második helyen az Egyesült Államok (8734), a harmadikon Kína (4688) áll.

Miért veszélyesek az űrlerakók?

A modern műholdak védelemmel vannak felszerelve a mikrometeoritokkal és az űrszeméttel szemben, de a "páncélzat" nem mindig ment meg. A robbanásból származó törmelék továbbra is kezdeti sebességgel mozog. Mivel a térben nincs érzékelhető súrlódási erő, és nem hat a szokásos gravitáció, gyakorlatilag nem lassulnak.

Sebességük elérheti a 8-10 km/s-t, ami majdnem hétszer gyorsabb, mint egy golyó. A lassabb töredékek ütései is végzetesek lehetnek. A 10 cm-nél nagyobb darabok képesek teljesen megsemmisíteni a repülőgépeket. Az 1 cm-nél nagyobb töredékekkel való ütközések megzavarják az űrhajó működését, vagy a nem működő tárgyak felrobbanását idézik elő. A milliméteres részecskék a legtöbb esetben repedéseket és forgácsokat hagynak a házakon.

2016-ban egy porszem méretű apró törmelék 7 mm-es horpadást hagyott az ISS ablaküvegén. A törmelékdarabokkal való ütközés veszélyes az űrállomásra, mert 7,6 km/s-nál nagyobb sebességgel mozog a pályán. Az ISS rendszeresen hajt végre kitérő manővereket és korrigálja pályáját: az antimeteorit panelek nem képesek megvédeni a legénységet egy nagy törmelékkel való ütközés esetén. Néha az űrhajósok kénytelenek kiüríteni az állomást, és kivárni a Szojuz űrszondában lévő űrszemét veszélyes megközelítésének pillanatát, hogy szükség esetén gyorsan elhagyják a „süllyedő hajót”.

Az űrhajók manővereinek többségét azért végzik, hogy elkerüljék a törmelékkel való „találkozást”. Ezek a műveletek költségesek. A szakértők órákat töltenek a kockázatok kalkulálásával és egy új pálya megtervezésével. A manőver pillanatában elfogy az üzemanyag, amit "tartalékban" kell magával vinnie, a készülékek pedig "tétlenül állnak" - nem továbbítják a kutatók számára szükséges adatokat.

A Földön élők számára az űrszemét nem jelent komoly veszélyt. A kis eszközök a légkörben elégnek, míg a rakéták vagy műholdak nagy kiégett részei általában egy adott pálya mentén süllyednek a Csendes-óceánba vagy Kazahsztán lakatlan területeire. Csak egyszer talált embert ember alkotta űrtörmelék. 1997-ben egy amerikai Delta II hordozórakéta roncsa zuhant az oklahomai lakosra, Lottie Williamsre. A lány csalódottan vette tudomásul, hogy nem egy csillag darabja esett a vállára, hanem egy üzemanyagtartály töredéke.

Donald Kessler, a NASA tudományos tanácsadója kellemetlen jóslatot adott 1978-ban. Ezt követően az általa leírt jelenséget "Kessler-szindrómának" nevezték el. Az asztrofizikus szerint egy napon annyira megnő a "hulladék" koncentrációja az űrben, hogy a balesetek száma ellenőrizhetetlenül növekedni kezd. A törmelék a repülőgépekbe csapódik, ezek darabokra szakadnak, és más tárgyakat "támadnak meg". A fémhulladék-kupacok használhatatlanná teszik az alsó pályákat, a Föld körül pedig a Szaturnusz gyűrűire emlékeztető szemétsáv jelenik meg. Egyes szakértők úgy vélik, hogy az ember alkotta tárgyak kritikus koncentrációját a pályán már elérték.