Przez wiele lat korzystano z kosmosu w sposób dość swobodny,
co spowodowało zaśmiecenie otaczającej Ziemię przestrzeni bezużytecznymi
już obiektami, które pozostaną na orbitach
przez wiele setek a nawet tysięcy lat.

Cezary Tomasz Szyjko

Jeżeli podejmowane inicjatywy w celu ochrony przestrzeni wokółziemskiej przed jej zanieczyszczeniem będą skuteczne, to być może zachowują ją dla przyszłych badań naukowych i dla działalności komercyjnej. Jeśli jednak się to nie powiedzie, to za 100, a może już 50 lat przestrzeń wokółziemska zostanie tak zaśmiecona, że będzie bezpowrotnie stracona dla mieszkańców Ziemi.

SPADEK PO ERZE KOSMICZNEJ

Szacuje się, że w okołoziemskiej przestrzeni kosmicznej, na wysokości 800-1500 km n.p.m., znajduje się ok. 8000 dużych obiektów. Od roku 1957, kiedy to wystrzelono pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, Sputnik 1, odbyło się prawie 5000 startów rakiet, które wyniosły na orbity wokółziemskie różnego rodzaju obiekty. Niewielka liczba spośród nich opuściła orbitę i znajduje się w dalekiej przestrzeni międzyplanetarnej, pewna liczba obiektów weszła w niskie warstwy atmosfery ziemskiej i tam spłonęła lub we fragmentach opadła na Ziemię, większość z nich pozostaje jednak na orbitach wokółziemskich. Są to przede wszystkim zużyte, nieczynne satelity, części ich wyposażenia, przedmioty pozostawione przez kosmonautów, człony rakiet wynoszących satelity, zamrożone w postaci drobnych kuleczek resztki paliwa oraz ogromna ilość odłamków satelitów i rakiet, powstałych w trakcie celowych lub przypadkowych eksplozji oraz zderzeń. Wszystkie obiekty nie będące operacyjnymi satelitami noszą nazwę śmieci kosmicznych.

Liczba obiektów wyniesionych z Ziemi w kosmos i tam pozostających, obiegając naszą planetę po różnego typu orbitach, ciągle wzrasta. Zagęszczenie przestrzenne tych obiektów w niektórych regionach zaczyna osiągać niepokojąco wysoki poziom, czego skutkiem jest realne zagrożenie dla czynnych satelitów, jak również dla załóg misji kosmicznych. Ponieważ rozmiary obiektów orbitujących wokół Ziemi są małe w porównaniu z rozmiarami przestrzeni, w której się poruszają, a co za tym idzie, są małe w porównaniu z odległościami pomiędzy poszczególnymi obiektami, to przez wiele lat uważano, że prawdopodobieństwo kolizji dwóch obiektów jest na tyle małe, że nie ma potrzeby wprowadzania jakichkolwiek ograniczeń w projektowaniu i realizacji misji satelitarnych. Korzystano więc z przestrzeni kosmicznej w sposób dość swobodny, co spowodowało zaśmiecenie otaczającej Ziemię przestrzeni bezużytecznymi już obiektami, które pozostaną na orbitach przez wiele setek a nawet tysięcy lat.

Dopiero od niedawna prowadzi się poważne badania, których celem jest ustalenie rzeczywistej liczby obiektów w przestrzeni wokółziemskiej, ich przestrzennego rozmieszczenia a także zagrożeń, jakie powodują dla czynnych satelitów i stacji kosmicznych. Podejmuje się też szereg działań w skali międzynarodowej w celu zmniejszenia zagrożeń powodowanych przez istniejące już obiekty, jak również dla zmniejszenia przyrostu ich liczby w przyszłości. Podejmowane są próby prawnego uregulowania zasad korzystania z przestrzeni wokółziemskiej tak, by liczba obiektów w ważnych dla różnego rodzaju zastosowań rejonach nie wzrastała. Zalecane jest takie przygotowywanie programu operacji wykonywanych przez satelity, żeby po zakończeniu ich misji sprowadzać je bezpiecznie na Ziemię albo umieszczać na takich orbitach, gdzie nie będą zagrażały satelitom operacyjnym. Działania te, choć prowadzone równolegle przez różne organizacje międzynarodowe, nie przynoszą na razie zadowalających rezultatów.

CMENTARZ ORBITALNY

Przegląd statystyki nieudanych misji kosmicznych jest makabryczny. Na przykład, w roku 1986, w czasie awaryjnej eksplozji rakiety „Ariane-4”, powstało 465 odłamków zaniesionych w katalogi i 2300 nieskatalogowanych. Jest to rekord jednorazowego zaśmiecenia kosmosu. Ocenia się, że w sumie w kosmosie lata 35-40 tys. fragmentów o rozmiarach od 1 do 10 cm oraz 3,5 mln obiektów najmniejszych, do średnicy ok. 1 cm. Oprócz tego, od początku ery kosmicznej w amerykańskich i rosyjskich katalogach kosmicznych było zarejestrowanych 24 tys. obiektów o rozmiarach ponad 10 cm, wśród nich ok. 5000 sztucznych satelitów Ziemi, większość z nich dzisiaj już nieczynnych.

Obecnie w kosmosie lata 487 satelitów, wśród nich 356 amerykańskich i 131 rosyjskich, a pozostałe należą do międzynarodowych organizacji łączności satelitarnej. Ponadto w kosmosie znajduje się 2500 zużytych satelitów, a co najstraszniejsze: 30 sowieckich obiektów kosmicznych z jądrowymi systemami energetycznymi oraz 12 analogicznych satelitów amerykańskich, wysłanych w okresie zimnej wojny. Ich orbity, tzw. orbity-cmentarze, znajdują się na wysokości 700-1300 km n.p.m. Przetrwają one w kosmosie co najmniej 300 lat. Zdaniem uczonych, to wystarczająco długi okres dla rozpadu produktów dzielenia uranu-235 i plutonu-238 do bezpiecznego dla człowieka poziomu radioaktywności.

KROWA W DALEKICH ANDACH

Poważne zagrożenia ze strony kosmicznych śmieci istnieją nie tylko dla misji kosmicznych i czynnych satelitów. Dwadzieścia lat temu na terytorium Kanady spadły odłamki kosmicznego reaktora atomowego należącego do satelity „Kosmos-954” (wysokość odszkodowania ze strony ZSRR wyniosła wówczas 5 mln USD). W lipcu 1979 roku w rezultacie awarii 77-tonowej amerykańskiej stacji orbitalnej „Skylab”, na Ziemię zwalił się grad odłamków, które nie zdążyły spłonąć w niższych warstwach atmosfery. Na szczęście tragedia miała miejsce nad pustynnym obszarem zachodniej Australii. Ale na przykład ofiarą szczątków sowieckiego 40-tonowego „duetu” (stacja „Salut-7” plus rakieta transportowa „Kosmos-1686”) została krowa pasąca się w chilijskich Andach. W tym przypadku Santiago nie zażądało od Moskwy rekompensaty za śmierć zwierzęcia.

Wyprowadzenie z orbity wokółziemskiej 140-tonowego kompleksu „Mir” kosztować będzie 0,5 mln USD. Taka suma potrzebna jest, aby zapewnić reżim bezpiecznego i kontrolowanego opuszczenia stacji, w czasie którego wszystkie odłamki, o łącznej wadze 10 ton, spadną do południowej części Oceanu Spokojnego. Ponieważ Rosja nie może sobie pozwolić na taki wydatek, „Mir” może stać się największym w historii naszej cywilizacji „kosmicznym odpadkiem”, który po upływie 3 miesięcy od opuszczenia stacji przez ostatniego kosmonautę zwali się na Ziemię w postaci tysiąca odłamków o wadze od 1 do 100 kg każdy.

IMPAS CYWILIZACJI

Na teraźniejszym etapie rozwiązanie problemu kosmicznych śmieci jest prawie nierealne. Śmiecić na orbicie łatwo a sprzątać znacznie trudniej niż na Ziemi. Zarówno z przyczyn ekonomicznych (zdaniem specjalistów, tylko teoretyczne opracowanie projektu oczyszczania kosmosu kosztowałoby ponad 200 mln USD), jak i technicznych, skonstruowanie satelity-śmieciarki jest praktycznie niemożliwe, ponieważ nawet najmniejsze odłamki (o rozmiarach 1 cm i wadze 10 g) poruszają się po orbicie z prędkością względną równą 10 m/sek. Spotkanie ze śmieciarką zakończy się katastrofą: siła uderzenia będzie podobna do zderzenia samochodu przy prędkości 100 km/h.

Ponieważ nie śmiecić łatwiej niż sprzątać, dąży się do przyjęcia środków ograniczających gromadzenie się szczątków nowych satelitów. Zużyte satelity powinny zachować na pokładzie tyle paliwa, ile konieczne jest dla ich bezpiecznego zepchnięcia z orbity w gęste warstwy atmosfery nad południową częścią Oceanu Spokojnego, gdzie uległyby całkowitemu spaleniu. Co się zaś tyczy końcowych fragmentów rakiet-nosicieli, to powinny one w sposób kontrolowany wchodzić w atmosferę ziemską i tam spłonąć. Środki te nie rozwiązują jednakże problemu oczyszczenia kosmosu z obecnych śmieci.

Najwyraźniej ludzkość będzie musiała wykazać cierpliwość i doczekać się samooczyszczenia przestrzeni kosmicznej. W końcu, wszystko co lata dzisiaj po orbicie, pod wpływem siły przyciągania samo wejdzie w gęste warstwy atmosfery i tam spłonie. Ale, zgodnie z prognozami uczonych, nastąpi to nie wcześniej niż za 300 lat. Retoryczne wydaje się pytanie, czy mieszkańcy Ziemi będą w stanie powstrzymać się od śmiecenia w kosmosie w ciągu tego okresu? Współczesna cywilizacja nie może obyć się bez osiągnięć nauki i techniki kosmicznej.

Uwagi.