Hoe een lage baan om de aarde verandert in een vuilnisbelt

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Het afvalspoor van de mens strekt zich al lang uit buiten de planeet, tot ver in de ruimte. Terwijl activisten en politici beslissen wat te doen met huishoudelijk afval op aarde, stapelen tonnen opgebruikte apparatuur zich op in banen.

Laten we eens kijken waar de ruimtestortplaatsen van gemaakt zijn, waar ze zich bevinden en of er "hemels" puin op ons hoofd kan vallen (spoiler: dit is al gebeurd).

Wat voor soort afval vliegt er in de ruimte?

Het ruimtetijdperk begon met de lancering van de eerste kunstmatige satelliet in 1957. Sindsdien heeft de mensheid vele raketten gelanceerd en bijna 11.000 satellieten in een baan om de aarde gebracht. Het aantal ruimtemissies is de afgelopen jaren enorm toegenomen. Nu wordt de ruimte nabij de aarde niet alleen door staten verkend, maar ook particuliere bedrijven en non-profitorganisaties hebben zich bij het bedrijf aangesloten. De belasting op de banen neemt toe.

Hoe het aantal objecten in de nabije aarde veranderde

Satellieten gaan echter, net als elke andere techniek, kapot en raken verouderd. Ze worden vervangen door nieuwe apparaten en de defecte apparaten worden gedwongen hun leven in een baan om de aarde te leven in de vorm van schroot. In de nabije en verre omgeving van onze planeet zijn "dumps" verschenen.

Alle onbruikbare technische objecten en hun fragmenten worden geclassificeerd als ruimtepuin. Het grootste deel daarvan zijn gebruikte rakettrappen, oude satellieten en hun fragmenten. Ondanks de constante lanceringen van nieuwe apparaten, zijn werkende satellieten in banen veel minder dan "afval". Volgens schattingen van de European Space Agency (ESA) zijn er 128 miljoen minuscule brokstukken in de nabije aarde, waarvan de grootte niet groter is dan een centimeter, 900 duizend fragmenten van 1 tot 10 cm en 34 duizend - meer dan 10 cm Ter vergelijking: er zijn slechts 3 werkende satellieten, 9 thous.

Het meest actief gebruikt de mensheid een lage baan om de aarde (200-2000 km boven zeeniveau). Dit deel van de ruimte is het meest "dichtbevolkte" en tegelijkertijd het "vuilste". Op een hoogte van 650-1000 km bevindt zich de eerste "dump" - oude voertuigen, puin van verschillende grootte en militaire satellieten met nucleaire installaties "leven" hier. Dergelijke hoogten voor de opslag van potentieel gevaarlijke objecten zijn niet toevallig gekozen: ze kunnen er ongeveer tweeduizend jaar blijven. De tweede officiële "testsite" bevindt zich op een hoogte van ongeveer 36.000 km - alle satellieten die vanuit de geostationaire baan hebben gediend, worden daarheen gestuurd.

Ruimtepuin "vliegt" echter niet alleen op speciaal daarvoor bestemde plaatsen. Een botsing met puin in de nabije aarde kan overal gebeuren, omdat het bijna onmogelijk is om de beweging van kleine deeltjes te voorspellen. Maar het is echt mogelijk om grote fragmenten te ontwijken - de meeste worden bekeken door de wereldruimteagentschappen. Als bedrijven als SpaceX, OneWeb en Amazon de komende jaren duizenden communicatiesatellieten over de aarde inzetten, zullen specialisten de beweging in banen veel nauwkeuriger moeten volgen om ongelukken te voorkomen.

Wie houdt het puin in de ruimte bij?

Volgens ESA volgen ruimteobservatienetwerken regelmatig slechts 28.000 bijzonder grote brokstukken. Het US Space Surveillance Network is een van de belangrijkste diensten voor het analyseren van trajecttrajecten voor ruimtepuin. Experts houden een catalogus bij waarin objecten groter dan 5-10 centimeter van een lage baan om de aarde en puin vanaf 30 centimeter in de buurt van het geostationaire worden binnengebracht.

In de Verenigde Staten zijn er andere centra die niet alleen gegevens over "afval" verzamelen en verwerken, maar ook over werkende apparaten. Hun geolocaties worden gepubliceerd in het publieke domein op de Space Track-bron, en via Twitter van het 18e Space Control Squadron kun je meer te weten komen over de vernietiging van bepaalde voertuigen. Op basis van deze informatie is een online kaart Stuff in Space gemaakt, waarop in realtime de positie van satellieten (rode stippen), raketlichamen (blauw) en ruimteschroot (grijs) te zien is. De kaart wordt elke dag bijgewerkt en toont duidelijk de nauwe "relatie" tussen bedieningsapparatuur en "afval".

De landen van Europa, Rusland en China observeren ook beweging op ruimtesporen met behulp van telescopen of geostationaire radars. Botsingen in een baan om de aarde zijn zeldzaam, dankzij de diensten die de kans op crashes berekenen.

Waar komt ruimtepuin vandaan?

Ondanks het feit dat botsingen in de ruimte zeldzaam zijn, hebben ze ernstige gevolgen voor de groei van "hemelse stortplaatsen". Een van de ernstigste ruimteongevallen vond plaats in 2009: de Amerikaanse communicatiesatelliet Iridium en het niet-werkende Russische militaire apparaat "Kosmos-2251" konden zich niet verspreiden. Hun "ontmoeting" gaf aanleiding tot een grote wolk van klein puin en meer dan 1, 5 duizend grote fragmenten, die tot op de dag van vandaag in de ruimte nabij de aarde blijven.

Onderzoekers noemen explosies de belangrijkste reden voor de vorming van ruimtepuin. Meestal treden ze op als gevolg van lekkage of verwarming van brandstof, die achterblijft in de tanks van reeds verbruikte bovenste trappen, de laatste trappen van raketten en satellieten. Apparatuur explodeert als gevolg van ontwerpfouten of de impact van de ruwe ruimteomgeving. In 2018 stortten bijvoorbeeld de Russische en Amerikaanse bovenste trappen "Fregat" en "Centaur" in een baan om de aarde, in 2012 werd onze "Briz-M" in fragmenten verspreid. In maart 2021 explodeerde een oude Amerikaanse meteorologische satelliet en een jaar geleden veranderde een fase van de Sovjet Cycloon-3-raket, die 29 jaar in de buurt van de aarde had gelegen, in 75 drijvende fragmenten.

Tests van anti-satellietwapens laten een groot spoor van puin achter. In 2007 vernietigde China zijn eigen Fengyun-1C met een middellangeafstandsraket op een hoogte van 865 km. Vormde ongeveer 3, 5 duizend grote objecten en een ontelbaar aantal fragmenten tot 5 centimeter. In 2019 vuurde India ook een raket af op zijn satelliet - ongeveer 400 puin verspreid in banen variërend van 200 tot 1600 km.

ESA-specialisten analyseerden meer dan 560 gevallen van apparaatvernietiging. Zoals ze opmerken, zijn er andere redenen voor de vorming van ruimteschroot in banen. Vaak zijn sommige onderdelen losgekoppeld van het apparaat, het wordt vernietigd door onvolkomenheden in de structuur of faalt bij interactie met de atmosfeer van de aarde.

Redenen voor de vernietiging van ruimtevaartuigen

In 2020 analyseerden specialisten van RS Components welke van de ruimtekrachten de ruimte sterker bezaaid hadden dan andere. Het bleek dat het grootste deel van het wrak dat vandaag wordt gevolgd, toebehoort aan Rusland en de GOS-landen - 14.403 fragmenten. Op de tweede plaats staan de Verenigde Staten (8734), op de derde plaats - China (4688).

Waarom ruimtestortplaatsen gevaarlijk zijn

Moderne satellieten zijn uitgerust met bescherming tegen micrometeorieten en ruimtepuin, maar "pantser" redt niet altijd. Het puin van de explosie blijft zich met een aanvankelijke snelheid voortbewegen. Omdat er geen waarneembare wrijvingskracht in de ruimte is en de gebruikelijke zwaartekracht niet werkt, vertragen ze praktisch niet.

Hun snelheid kan 8-10 km / s bereiken, wat bijna zeven keer sneller is dan een kogel. Ook de slagen van de langzamere fragmenten kunnen fataal zijn. Stukken groter dan 10 cm kunnen vliegtuigen volledig vernietigen. Botsingen met fragmenten van meer dan 1 cm verstoren de werking van het ruimtevaartuig of veroorzaken explosies van niet-werkende objecten. Millimeterdeeltjes laten in de meeste gevallen scheuren en spanen achter op de behuizing.

In 2016 liet een klein puin ter grootte van een stofje een deuk van 7 mm achter op het ISS-raamglas. Botsingen met eventuele brokstukken zijn gevaarlijk voor het ruimtestation, omdat het in een baan om de aarde beweegt met een snelheid van meer dan 7,6 km / s. Het ISS voert regelmatig uitwijkmanoeuvres uit en corrigeert zijn baan: anti-meteorietpanelen kunnen de bemanning niet beschermen bij een botsing met groot puin. Soms worden kosmonauten gedwongen het station te evacueren en te wachten op het moment van een gevaarlijke nadering van ruimtepuin in het Sojoez-ruimtevaartuig, om zo nodig snel het "zinkende schip" te verlaten.

De meeste ruimtevaartuigmanoeuvres worden gedaan om "ontmoetingen" met puin te voorkomen. Deze acties zijn kostbaar. Experts zijn uren bezig met het berekenen van risico's en het plannen van een nieuw traject. Op het moment van de manoeuvre wordt brandstof verbruikt, die u "in reserve" moet meenemen, en de apparaten "staan inactief" - ze verzenden niet de gegevens die nodig zijn voor de onderzoekers.

Voor degenen op aarde vormt ruimteschroot geen serieuze bedreiging. Kleine apparaten slagen erin om in de atmosfeer te verbranden, terwijl grote gebruikte delen van raketten of satellieten in de regel langs een bepaald traject naar de Stille Oceaan of naar onbewoonde gebieden in Kazachstan worden neergelaten. Slechts één keer heeft door de mens gemaakt ruimteschroot een persoon geraakt. In 1997 viel een wrak van een Amerikaans Delta II-draagraket op Lottie Williams, inwoner van Oklahoma. Het meisje was teleurgesteld toen ze hoorde dat het niet een stuk van een ster was dat op haar schouder viel, maar een fragment van een brandstoftank.

NASA-wetenschappelijk adviseur Donald Kessler deed in 1978 een onaangename voorspelling. Vervolgens werd het door hem beschreven fenomeen "Kessler-syndroom" genoemd. Volgens de astrofysicus zal op een dag de concentratie van "afval" in de ruimte zo sterk toenemen dat het aantal ongevallen ongecontroleerd zal toenemen. Puin zal in vliegtuigen neerstorten, en die zullen aan stukken worden gescheurd en andere objecten "aanvallen". Stapels schroot zullen de lagere banen onbruikbaar maken en er zal een vuilnisbelt om de aarde verschijnen, die doet denken aan de ringen van Saturnus. Sommige deskundigen zijn van mening dat de kritische concentratie van door de mens gemaakte objecten in een baan om de aarde al is bereikt.