170.000.000 Space Debris και η αποστολή Remove Debris

in Astronomy by

Η ανθρώπινη δραστηριότητα αφήνει πάντα στο πέρασμά της εμφανή σημάδια. Ακόμα και η επίσκεψη μας στο Φεγγάρι, άφησε πίσω από υπολείμματα εργαλείων μέχρι και συσκευές (όπως η ανακλαστική επιφάνεια που έχει τοποθετηθεί εκεί προς μέτρηση της απόστασης Γης-Σελήνης). Επιπροσθέτως, ολόκληροι εξοπλισμοί έχουν μείνει εκεί (όπως αυτός που άφησε πίσω του η αποστολή Apollo 17) για να μαρτυρούν το πέρασμά μας. Και αν αυτά τα ανθρώπινα σημάδια φαντάζουν πολλά, δεν συγκρίνονται με τα “σκουπίδια” που έχουμε αφήσει γύρω από τον πλανήτη μας και βρίσκονται σε τροχιά. Όλοι θα έχουμε ακούσει τον όρο Space Debris.

Με τον όρο αυτό, ή με παρόμοιους όπως space junk, space waste, space trash, space litter και space garbage, αναφερόμαστε στη μάζα των ανθρωπογενών αντικειμένων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Τέτοια αντικείμενα μπορεί να είναι παλιοί δορυφόροί, εργαλεία απο τον ISS ή κομμάτια από αποσπούμενα μέρη πυραύλων, αλλά και θραύσματα από την αποσύνθεσή τους, τη διάβρωση τους (όπως κομμάτια από χρώμα) και τις συγκρούσεις με άλλα θραύσματα. Ένα αξιομνημόνευτο παράδειγμα αποτελεί ο Envisat, που μετά από περίπου 10 χρόνια πολύτιμων ερευνών σταμάτησε να λειτουργεί  (το 2012). Ο Envisat έχει μέγεθος όμοιο με ένα διώροφο λεωφορείο. Πιο συγκεκριμένα το μήκος είναι περίπου εννέα μέτρα και το πλάτος του πέντε, ενώ ζυγίζει γύρω στα 8.000 κιλά. Οι ειδικοί φοβούνται ότι για τα επόμενα 150 χρόνια ο εκτός λειτουργίας ογκώδης δορυφόρος θα αποτελεί ένα επικίνδυνο διαστημικό «σκουπίδι» για τη Γη.

Από τον Ιούλιο του 2013, έχουμε παρατηρήσει περισσότερα από 170 εκατομμύρια συντρίμμια μικρότερα από 1 cm (0,4 ίντσες), τα οποία μπορούν να προκαλέσουν σοβαρούς κινδύνους σε διαστημικά σκάφη και δορυφόρους. Κάτω από 2.000 χιλιόμετρα (1.200 μίλια) Γήινου Υψόμετρου, τα συντρίμμια είναι πυκνότερα από τα μετέωρα. Για λόγους σύγκρισης, αναφέρουμε πως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) περιστρέφεται στην περιοχή των 300-400 χιλιομέτρων (190-250 μίλια).

 

 

Χαρακτηριστικά συντριμμιών και ποσότητες:

 

  • Συντρίμια με διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση των 10 εκατοστών:
Space Debris of d ≥10cm (May 2009, ESA MASTER Model) Image Credit : ESA
Συνολικός Αριθμός ≈ 29,000
Συνολική Μάζα ≈ 6,500 τόνοι
Ενώ τα “μεγάλα” συντρίμια αποτελούν μόνο το 0,017% των συνολικών συντριμμιών, ωστόσο αποτελούν το 40% της μάζας των αντικειμένων σε χαμηλές τροχιές (Low Earth Objects – LEO).

 

  • Συντρίμια με διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση του 1 εκατοστού:
Space Debris of d ≥1cm (May 2009, ESA MASTER Model) Image Credit : ESA

Συνολικός Αριθμός ≈ 740,000
Συνολική Μάζα ≈ 6,550 τόνοι

  • Συντρίμια με διάμετρο μικρότερη του 1 εκατοστού:

Συνολικός Αριθμός ≈ 170,000,000
Συνολική Μάζα ≥ 7500 τόνοι

Συνεχίζουμε κάθε μέρα να προσθέτουμε περισσότερα σκουπίδια στην τροχιά της Γης και προφανώς ένα σημαντικό ποσοστό των διαστημικών αποστολών δεν ακολουθούν τις κατευθυντήριες γραμμές που αποσκοπούν στην ελαχιστοποίηση της δημιουργίας νέων συντριμμιών.

 

Οι περισσότεροι θα αναρωτιούνται πόσο επικίνδυνα μπορεί να είναι αυτά τα τόσο μικρά κομματάκια ύλης.

Από τις 4 Οκτωβρίου του 1957, λίγα χρόνια αφότου άρχισε η Διαστημική Εποχή, έχουν εκτοξευθεί περισσότεροι από 5,250 δορυφόροι. Αλλά μόνο περίπου 1200 είναι δορυφόροι εργασίας, οι υπόλοιποι αποτελούν συντρίμμια και δεν εξυπηρετούν πλέον κανένα χρήσιμο σκοπό. Πολλά εγκαταλελειμμένα σκάφη έχουν εκραγεί ή έχουν σπάσει, δημιουργώντας όπως αναφέραμε περίπου 750.000 τεμάχια μεγαλύτερα από 1 cm και περίπου 166 εκατομμύρια κομμάτια του 1 mm. Σε τροχιά, αυτά τα αντικείμενα έχουν τεράστιες σχετικές ταχύτητες, γρηγορότερα από μια σφαίρα, και μπορούν να καταστρέψουν τη λειτουργία κάποιου δορυφόρου, σχετικού με ζωτικής σημασίας λειτουργίες, όπως είναι οι τηλεπικοινωνίες, η πρόβλεψη καιρού, η πλοήγηση, η παρακολούθηση του κλίματος κ.α.

Οι μισοί ενεργοί δορυφόροι βρίσκονται στην χαμηλές Γήινες τροχιές (Low Earth Orbits), μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια. Μερικά από τα πιο αξιοσημείωτα από αυτά είναι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και πολλοί δορυφόροι γεωσκόπησης. Ένας στους 20 ενεργούς δορυφόρους βρίσκεται σε μέση Γήινη τροχια (Medium-Earth Orbit), περίπου 20.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη και αποτελούν γενικά δορυφόρους που χρησιμοποιούνται για πλοήγηση. Τέλος  οι υπόλοιποι βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά, σε υψόμετρο περίπου 36.000 χιλιομέτρων.

Τον περασμενο χρονο ενα μικρο κομματι απο συντριμμια εσπασε ενα παραθυρο στον Διεθνη Διαστημικο Σταθμο. Image Credit: bbc.com

Ενδεικτικά αναφέρουμε μερικές συγκρίσεις:

  • Θραύσμα μάζας 1 gram αν συγκρουστεί με ταχύτητα 2 km/s ισοδυναμεί με 1 gram TNT, ενώ αν συγκρουστεί με ταχύτητα 16 km/s ισοδυναμεί με 64 gram TNT.
  • Αντικείμενο 1 χιλιοστού (≈ 170,000,000) μπορεί εύκολα να καταστρέψει τα συστήματα των δορυφόρων.
  • Αντικείμενο 1 εκατοστού (≈ 740,000) μπορεί να απενεργοποιήσει κάποιο δορυφόρο.
  • Αντικείμενο 10 εκατοστών (≈ 29,000) μπορεί να καταστρέψει ολοκληρωτικά κάποιο δορυφόρο.

Όμως οι καταστροφικές συνέπειες μιας σύγκρουσης, δεν σταματούν εκεί. Η σύγκρουση θα επιφέρει ένα νέο ποσό συντριμμιών, τα οποία θα προστεθούν στα ήδη υπάρχοντα. Αν τα συντρίμμια αυτά ξεπεράσουν μια κρίσιμη πυκνότητα, τότε θα λάβει χώρα το σύνδρομο Kessler. Ο λόγος για μια αλυσιδωτή αντίδραση συγκρούσεων που αυξάνουν εκουσίως την ποσότητα των συντριμμιών. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να επηρεάσει χρήσιμες ζώνες πολικής τροχιάς, να αυξήσει το κόστος προστασίας για αποστολές διαστημικών σκαφών και θα μπορούσε να επιπλέον καταστρέψει πολλούς εν ενεργεία δορυφόρους.

 


 

Πώς μπορεί να επιλυθεί όμως το πρόβλημα;

Όλα αυτά μας οδηγούν στο συμπέρασμα πως πρέπει επειγόντως να αναπτύξουμε τα μέσα για την ενεργό απομάκρυνση τέτοιων συντριμμιών. Οι διαστημικές υπηρεσίες πρέπει να προσπαθήσουν να διατηρήσουν όσο το δυνατόν καθαρότερο το τροχιακό περιβάλλον της Γης. Κύριος στόχος τίθεται το να ανασύρονται 10 ανενεργοί δορυφόροι από την τροχιά κάθε χρόνο.

Έτσι ετοιμάζεται να ξεκινήσει μια νέα πειραματική αποστολή που θα δοκιμάσει διάφορες καινοτόμες μεθόδους για να καθαρίσει τα συντρίμμια. Το διαστημόπλοιο RemoveDebris θα προσπαθήσει να παγιδεύσει ένα μικρό δορυφόρο με ένα δίχτυ, αλλά και να δοκιμάσει εάν ένα χαρτόνι είναι ένας αποτελεσματικός συλλέκτης σκουπιδιών.

Η συναρμολόγηση του διαστημικού σκάφους, το οποίο είναι περίπου στο μέγεθος ενός πλυντηρίου, πραγματοποιήθηκε στο Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) και έχει σχεδόν ολοκληρωθεί. Πολύ σύντομα θα είναι έτοιμο προς εκτόξευση, η οποία θα λάβει χώρα μέσα στον επόμενο χρόνο. Η αποστολή RemoveDebris διευθύνεται από το διαστημικό κέντρο του Surrey, που βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Surrey.

Το διαστημικο σκαφος εχει συναρμολογηθει στο Ηνωμενο Βασιλειο και συντομα θα συσκευαζεται για εκτοξευση. Image Credit: bbc.com

Το διαστημικό σκάφος αρχικά θα κατευθυνθεί προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και εκεί θα αποσυσκευαστεί από τους αστροναύτες. Ύστερα θα αφεθεί να εκτελέσει ελεύθερο τα πειράματα του σχετικά με τον καθαρισμό των συντριμμιών. Αρχικά θα αφήσει ελεύθερο ένα μικρό δορυφόρο, τον οποίο θα επανεγκλωβίσει με τη χρήση ενός διχτυού, δοκιμάζοντας τρόπους εγκλωβισμού συντριμμιών. Στη συνέχεια θα πειραματιστεί στην τεχνολογία de-orbiting (αποτροχιασμού). Καθώς η συσκευή θα κατέρχεται στη Γη, θα αναπτύξει ένα ιστίο 10 στρ., το οποίο θα αλλάξει την ταχύτητα της και θα εξασφαλίσει ότι θα καεί πλήρως στην ατμόσφαιρα, αποτρέποντας την να γίνει και αυτή ένα διαστημικό σκουπίδι.

Το διαστημικο σκαφος θα διαπιστωσει εαν ενα διχτυ μπορει να τραβηξει ενα μικρο δορυφορο. Image Credit: bbc.com

Οι συνεργαζόμενοι επιστήμονες ελπίζουν πως με την αποστολή αυτή, που το κόστος της ανέρχεται σε 15 εκατ. λίρες, θα αναπτυχθούν νέοι τρόποι καθαρισμού του χώρου γύρω από τη Γη. Μπορεί για τον περισσότερο κόσμο να μην αποτελεί άμεσο πρόβλημα, όμως παραμένει μια από τις χειρότερες περιβαλλοντικές καταστροφές που έχουμε δημιουργήσει.

 

 

 

Πηγές:

  • Article’s Image “themarketforideas.com”
  • esa.int  άρθρο  “Operation Space Debris
  • telegraph.co.uk  άρθρο  “750,000 pieces of debris orbiting Earth threaten future of spaceflight, warn experts
  • universetoday.com  άρθρο  “How Many Satellites are in Space?
  • bbc.com  άρθρο  “RemoveDebris: Space junk mission prepares for launch
  • wikipedia.org

*Η επεξεργασία της φωτογραίας έγινε από τον συντάκτη του άρθρου.

Latest from Astronomy

Go to Top