Is ruimtepuin zo gevaarlijk? Waar te beginnen met het schoonmaken van de banen? Welke juridische problemen moeten daarvoor worden opgelost? Welke projecten worden aangeboden? De correspondent van "RG" praat hierover met Vladimir Agapov, een senior onderzoeker aan het Instituut voor Toegepaste Wiskunde vernoemd naar V. I. MV Keldysh, de hoofdorganisatie van de Russische Academie van Wetenschappen op het gebied van ruimteafval.
Dus besloten de leidende ruimtemachten, uit woorden over het gevaar van ruimtevervuiling, uiteindelijk om aan de slag te gaan. De pioniers zijn de Japanners, die in februari zo'n reinigingssysteem gaan testen. Maar is het echt zo relevant? Immers, de jaren gaan voorbij, er wordt veel gesproken over het gevaar van afval, maar er zijn over het algemeen geen ernstige ongelukken door gebeurd. Misschien laten vliegen en niet veel geld hoeven uit te geven?
Vladimir Agapov: Laten we eerst uitzoeken waar we het eigenlijk over hebben. Wat is ruimteafval? Volgens experts draaien meer dan 650 duizend verschillende objecten van meer dan een centimeter om de aarde. Hiervan worden momenteel alleen grote gevolgd, meer dan 10 centimeter, waarvan er ongeveer 22 duizend zijn. De andere honderdduizenden zijn incognito, "Mr. X". Maar er zijn nog kleinere, ongeveer een millimeter, hun aantal wordt geschat op ongeveer 3,5 miljoen objecten.
Het meest onaangename is dat deze armada voortdurend groeit. Niet alleen omdat er steeds meer voertuigen de ruimte in worden gestuurd, die uiteindelijk ook afval worden. Het probleem is dat het "vuil" zelf niet passief is. De met grote snelheid vliegende fragmenten botsen immers op elkaar, worden vernietigd, waardoor honderden en duizenden nieuwe objecten voor vele jaren ontstaan. Het is geen toeval dat het ISS en andere ruimtevaartuigen steeds vaker worden teruggetrokken uit de koers van een waarschijnlijke botsing met ruimtemodder.
Maar als ze het hebben over het vermijden van botsingen, dan hebben we het alleen over voldoende grote fragmenten die constant worden gevolgd door speciale locators en telescopen. Maar er is veel meer kleine placer in een baan om de aarde, die niemand kan volgen, maar die ook extreem gevaarlijk is. Het is bekend dat na de landing microscheuren van zulke kritische afmetingen werden onthuld in de voorruiten van een aantal ruimtevaartuigen dat een volledige drukverlaging van het ruimtevaartuig zou kunnen optreden. Door al deze problemen te beseffen, hebben de ruimtemachten hun werk bij de bestrijding van ruimteschroot nu drastisch geïntensiveerd. Hier mag geen tijd worden verspild, de situatie mag niet op het randje worden gebracht, wanneer het probleem overrijp is en het te laat zal zijn.
Maar de Japanners zijn al klaar om als eerste te beginnen met schoonmaken…
Vladimir Agapov: Dit is niet helemaal waar. Het gaat alleen om het testen van een van de vele opties. Het lijdt geen twijfel, het is belangrijk, maar toch, om de aandacht op het probleem te vestigen. Sterker nog, voordat concrete projecten serieus worden genomen, is het noodzakelijk om alle ruimtepuin te inventariseren. Waar en wat vliegt, hoe gevaarlijk zijn deze objecten. Op dit moment hebben we geen volledig beeld. In lage banen, tot drieduizend kilometer boven het aardoppervlak, "bungelt" ongeveer 80 procent van het puin, hoog en voornamelijk geostationair, dat is ongeveer 36.000 kilometer boven de aarde, en in tussenliggende elliptische banen - de resterende 20 procent.
Het lijkt erop dat we dringend lage banen moeten innemen, waar het leeuwendeel van het puin zich heeft verzameld. Maar aan de andere kant is de geostationaire baan niet minder belangrijk voor ons - er rijden momenteel immers ongeveer 430 voertuigen op, die elk tientallen of zelfs honderden miljoenen dollars kosten. Dankzij hen hebben we internet, satelliet-tv en tal van andere voorzieningen. En in tegenstelling tot lage banen, is er maar één geostationair, en we kunnen zo'n unieke natuurlijke hulpbron niet verliezen.
Dat wil zeggen, voordat u de ruimtezwabber ter hand neemt, moet u beslissen over prioriteiten?
Vladimir Agapov: Natuurlijk. En het is helemaal niet nodig om met grof vuil te beginnen. Het kan blijken dat het vliegt waar geen actieve apparaten zijn. Het is beter om dergelijke fragmenten in de nabije toekomst niet aan te raken, vooral als ze niet met elkaar in botsing komen. Maar het is niet voldoende om een gevaarlijke groepering eruit te pikken, het is al noodzakelijk om daarin te begrijpen wat het gevaarlijkst is. Dat wil zeggen, bouw een prioriteitsboom. En pas daarna geld uitgeven aan het schoonmaken van de banen. Anders zal het effect van al deze reiniging karig zijn.
Of misschien moeten de landen het tegelijkertijd eens worden om helemaal geen zwerfvuil te maken? Vervuiling stoppen?
Vladimir Agapov: Op initiatief van de VN zijn een aantal van dergelijke maatregelen ontwikkeld, waarover verschillende landen overeenstemming hebben bereikt. Er zijn een aantal vrij voor de hand liggende ideeën hier. Als bijvoorbeeld een satelliet of een rakettrap is gelukt, moeten ze ofwel uit deze baan naar een lagere baan worden gebracht, van waaruit ze door vertraging zullen dalen en in de atmosfeer zullen verbranden. Of zelfs verdrinken in de oceaan. Dit geldt voor grote objecten, maar er zijn veel meer kleinigheden die worden gescheiden wanneer de apparaten worden gelanceerd en tijdens het gebruik - allerlei soorten moeren, bouten, enz. De voor de hand liggende oplossing is om ontwerpen te maken zodat niets gescheiden raakt.
Maar de belangrijkste leverancier van afval zijn explosies in een baan om de aarde. De redenen zijn heel verschillend. Meestal explodeert de resterende brandstof. Het feit is dat nadat de satelliet in een baan om de aarde is gebracht, brandstofcomponenten, inclusief zelfontbrandende, in de raketfase blijven. Zolang de tanks intact zijn, gebeurt er niets verschrikkelijks, maar als bijvoorbeeld een micrometeoriet door de muur breekt, vindt er een explosie plaats en valt de stap uiteen in duizenden kleine stukjes. Daarom wordt aanbevolen om na het voltooien van het vliegprogramma speciale kleppen te openen om de resterende brandstof in de vorm van gassen af te tappen.
Welke projecten worden vandaag voorgesteld om het opgehoopte afval te verwijderen? Hoe effectief is de methode die de Japanners gaan testen?
Vladimir Agapov: Het Japanse project gaat ervan uit dat een speciale satelliet in een baan om de aarde zal worden gelanceerd en een elektrodynamische trawl zal inzetten. Dit is een metalen gaas van 300 meter lang, 30 centimeter breed en de dikte van de draden is ongeveer 1 millimeter. Het sleepnet beweegt in een baan om de aarde, genereert een magnetisch veld en vangt een deel van het kleine afval op. Over een paar maanden zal de "seine" met de vangst onder invloed van het magnetische veld van de aarde van baan veranderen en de dichte lagen van de atmosfeer binnengaan, waar het zal verbranden.
Het project ligt voor de hand, maar de vraag is of zo'n sleepnet veel afval zal verzamelen? In ruimtevaartuigen worden inderdaad niet zo veel materialen gebruikt die gemagnetiseerd zijn, voornamelijk niet-magnetische aluminiumlegeringen, verschillende diëlektrische films en recentelijk worden composietmaterialen gebruikt. Veel andere projecten worden vandaag overwogen. Er wordt bijvoorbeeld voorgesteld om lasers te gebruiken. Maar deze optie roept meteen veel vragen op. Hoe richt je de straal op een klein object dat niemand ziet? Het is niet duidelijk. Ze zeggen dat we het zichtbare zullen bestrijden. Laten we zeggen, als we er een laserstraal op richten, zullen we het object duwen. Maar waar? Wie kan voorspellen waar hij zal vliegen als hij de vorm van het object, de massa, het materiaal niet kent? Als gevolg van zo'n impact kan het object nog gevaarlijker worden, botsen met een soort werkapparaat.
Naar mijn mening is een van de meest interessante ideeën het gebruik van verschillende remsystemen. Na het einde van zijn levensduur gooit de satelliet bijvoorbeeld een "zeil", "parachute" of gewoon een grote ballon die is opgeblazen met gas uit. Als gevolg hiervan neemt het gebied van de hele structuur sterk toe, wat het enorm remt. Het apparaat zal snel de vlieghoogte verlagen, de dichte lagen van de atmosfeer binnendringen en verbranden.
In sciencefictionfilms opereren al lange tijd verschillende manipulatoren in banen die satellieten en andere apparatuur verwijderen en installeren. Zijn er dergelijke projecten in de portefeuille van wetenschappers?
Vladimir Agapov: Natuurlijk. Maar technisch zijn ze misschien wel de moeilijkste. Een groot afvalobject heeft immers een massa tot enkele tonnen en roteert op een complexe manier, het is niet beheersbaar. Heeft een enorme vaart. Hoe het te vangen en niet de manipulator of het ruimtevaartuig zelf, waarop de manipulator is geïnstalleerd, te vernietigen? Hier moeten complexe technische problemen worden opgelost.
3,5 miljoen verschillende ruimtepuin draait om de aarde
Maar naast puur wetenschappelijke en technische problemen zijn er nog andere problemen. Op deze manier kunt u immers niet alleen afval verwijderen, maar ook het ruimtevaartuig van andere mensen, zelfs werkende. Dat wil zeggen, in wezen zijn dit systemen voor tweeërlei gebruik - civiel en militair. Daarom is er een belangrijk juridisch aspect in de strijd tegen ruimteschroot. Aan de ene kant vliegt ruimtepuin in een baan om de aarde, maar aan de andere kant zijn zelfs "dode" objecten die zijn verlopen, eigendom van iemand. En een poging van een van de landen, zelfs met de beste bedoelingen, om het object van een ander te verwijderen, kan tot zeer ernstige conflicten leiden. Dit betekent dat dergelijke operaties op een gecoördineerde manier met alle deelnemers moeten worden uitgevoerd, zodat er geen extra risico's ontstaan. De wereldgemeenschap werkt vandaag aan deze problemen, omdat iedereen begrijpt dat elke plotselinge beweging voor iedereen onaangename gevolgen kan hebben. Trouwens, zelfs als we plotseling helemaal niet meer de ruimte in vliegen, zal de hoeveelheid puin nog steeds groeien. Schattingen tonen aan dat alleen als gevolg van onderlinge botsingen van reeds vliegende fragmenten in 20-30 jaar, de toename van puin groter zal zijn dan het verlies als gevolg van natuurlijke processen van vertraging in de bovenste atmosfeer en de-baan.
verwijzing
Tegenwoordig is de totale massa ruimteschroot in een baan om de aarde ongeveer 6.700 ton. De dichtheid op hoogtes van 800-1000 kilometer heeft een kritiek niveau bereikt. Door een botsing ermee is de kans om een ruimtevaartuig voor een periode van 10-15 jaar te verliezen al groter dan de kans om een ruimtevaartuig te verliezen door een storing aan boordsystemen. De kans op een botsing van twee grote objecten in lage banen wordt geschat op één gebeurtenis in 15 jaar. Zelfs 10 jaar geleden is dit cijfer 4 keer lager.
