Activitatea umană a lăsat gunoaie nu doar pe planetă, ci și în spațiul de unde mii de sateliți asigură rutina zi de zi la sol, iar guvernele nu mai fac față problemei.

Poluarea zonei cosmosului unde circulă stațiile orbitale, navele cu echipaje și sateliții de comunicare a devenit o problemă majoră, mai ales în ultimii ani, când la cursa spațială au aderat companiile private și dinamica de explorare a Universului a crescut substanțial.

Prezentare artistică a gradului de popuare a spațiului în jurul Pământului

Gunoaiele rămase de la rachete și sateliții inactivi, abandonați sau defectați și prezintă un risc real pentru astronauții și echipamentele care se află pe orbită. În prezent acestea sunt deviate temporar de la traseu, dacă acesta se intersectează cu traiectoria unor obiecte majore, însă atât numărul echipamentelor, cât și numărul obiectelor neutilizate se multiplică rapid.

Numărul mare de obiecte și viteza extremă (zeci de mii de km/sec) vor face devierea tardivă sau chiar inutilă într-un viitor nu prea îndepărtat. Curățarea spațiului de gunoaie apare, în aceste condiții, o soluție imperativă și astfel este logic ca întreprinderile private și parteneriatele public-privat să se implice în industria care ia naștere chiar sub ochii noștri – salubrizarea spațiului.

Cât de poluat este spațiul din jurul planetei?

În prezent gunoaiele de pe orbita planetei sunt depistate și cartografiate, înd fond, de către sistemele de radare la sol. Din cele 34.000 de obiecte care orbitează planeta, având dimensiuni de 10 și mai mulți centimetri, doar 29.000 pot fi localizate și urmărite cu o precizie rezonabilă.

Obiectele mai mici sunt într-un număr mult mai mare și sunt dificil de depistat. Se estimează că în jurul planetei circulă peste 900.000 de obiecte cu dimensiuni sub 10 cm și cca 120 milioane de obiecte cu dimensiuni de cel puțin 1 mm.

Între 10 și 20 de obiecte mari explodează sau se ciocnesc pe orbită în fiecare an, generând mii de fragmente noi, care pornesc în călătoriile proprii în cosmos, la viteze ce depășesc 1.000 km/secundă.

Pagubele de la ciocnirea cu gunoaiele din spațiu sunt imense. Un obiect neidentificat și nedepistat a lăsat o gaură de 5 mm într-un braț robotic al Stației Spațiale Internaționale (SSI) în primăvara anului curent. La viteza orbitală, un obiect de mărimea unei mingi de tenis este capabil de a distruge complet un satelit.

Consecințele sunt mai grave dacă la bordul navelor există oameni. Pe 23 aprilie 2021 o capsulă a companiei SpaceX urma să se intersecteze cu SSI, fiind depistată de către controlul terestru cu 20 de minute înainte de impact. Astronauții, care se pregăteau de culcare în acel moment, au acționat în stare de urgență pentru a feri stația din calea capsulei.

Dacă la sfârșitul anului 2001 pe orbita Pământului erau 771 de sateliți activi, zece ani mai târziu populația acestora a crescut cu aproape 200 – până la 965. De atunci, însă, numărul sateliților s-a majorat de peste 4 ori, ajungând la circa 4.500, potrivit datelor companiei de consultanță americane BryceTech, citată de publicația The Economist.

Pe de altă parte, astronomul polonez Maciej Konacki, care a studiat subiectul dat la solicitarea Uniunii Europene, afirmă că numărul de sateliți activi pe orbită va atinge o cifră enormă până la sfârșitul acestui deceniu: 100.000.

Radare mai puternice

Noutatea bună este că tehnologiile au avansat semnificativ în ultimii ani și permit depistarea obiectelor, măsurarea dimensiunilor acestora, a vitezei de deplasare și locației exacte cu o precizie de câteva zeci de metri.

Cele mai bune radare pentru acest job le are Departamentul Apărării al SUA. Instituția dată a construit un sistem numit ”Space Fence” pe insulele Marshall, pe care producătorul – compania Lockheed Martin – îl consideră cel mai avansat radar la zi.

Acesta a fost dat în exploatare în martie 2020 și acum efectuează 2 milioane de observări în 24 de ore, fiind capabil să ”vadă” obiecte cu dimensiunea de doar 5 cm. Catalogul obiectelor înregistrate pe orbită este ținut la Baza Forțelor Spațiale din Vandenberg, California.

Și Uniunea Europeană participă la acest efort cu un program propriu de urmărire și prevenire timpurie, spre bucuria operatorilor de sateliți. Șapte țări-membre UE au înființat un parteneriat de supraveghere comună a obiectelor de pe orbită, numit EU SST Consortium, temându-se că americanii ar putea într-o zi solicita o taxă pentru utilizarea datelor obținute de ei.

Colaborarea între SUA și UE, dar și alte țări, este inevitabilă, iar unul din motive este că traiectoria obiectelor cartografiate uneori se schimbă datorită forțelor gravitaționale ale Pământului, Soarelui și Lunei, presiunii exercitate de radiația solară, curenților de aer din straturile superioare ale atmosferei planetei, și o mulțime de alți factori. Astfel, datele obținute de diferite echipe ajută la generarea unui tablou mai exact, cu ajutorul căruia pot fi făcute estimări mai corecte.

Sectorul privat se înghesuie după contracte

Problema cu gunoiul spațial oferă oportunități de afaceri pentru companiile private. În aprilie curent, de exemplu, startup-ul american LeoLabs a pus în funcțiune al patrulea radar propriu pentru depistarea obiectelor pe orbită, în Costa Rica. Celelalte trei sunt amplasate în Alaska, Texas, și Noua Zeelandă. Cel de-al cincilea va fi ridicat pe Insulele Azore.

LeoLabs acum urmărește obiecte de mărimea unei mingi de tenis, dar este capabil să ”vadă” și gunoaie de doar 2 cm.

Compania vinde datele obținute operatorilor de sateliți, agențiilor aerospațiale, forțelor armate ale SUA și firmelor de asigurare. Potrivit directorului LeoLabs, Dan Ceperley, instituțiile guvernamentale au nevoie de câteva ore pentru a răspunde care este probabilitatea de ciocnire a anumitor obiecte în cosmos, în timp ce întreprinderea sa oferă clienților această informație în câteva secunde, direct de pe situl web, și poate prognoza coliziunile cu o săptămână înainte.

Metoda optică

Obiectele pot fi urmărite și prin metoda optică. Compania Lockheed Martin, în colaborare cu Universitatea Curtin, operează sistemul FireOPAL, care utilizează 20 de camere îndreptate spre cer din diverse părți ale Australiei. Timp de câteva ore, în zori și în amurg, când camerele încă sunt în întuneric, iar lumina solară încă se reflectă de la obiectele pe orbită, camerele fac poze la fiecare 10 secunde. Cu cât obiectele sunt mai aproape de sol, cu atât ele se mișcă mai repede față de stelele ”statice”, fapt ce permite triangularea lor. Sistemul FireOPAL poate localiza obiecte la o altitudine de 400 km, cu o precizie de 30 de metri.

FireOPAL a putut localiza un satelit cu dimensiunea de jumătate de metru la altitudinea de 26.000 km. La orbite joase acesta vede obiecte de cca 30 cm. Lockheed Martin intenționează să extindă sistemul FireOPAL în toată lumea.

Laserele

O altă opțiune sunt laserele. EU SST Consortium trimite impulsuri de laser către retro-reflectoarele cu care sunt dotați mulți sateliți. Când undele revin la sol, specialiștii calculează poziția lor cu o precize de câțiva milimetri. Șapte dintre aceste lasere trimit impulsuri mai puternice, care depistează gunoaie fără a fi nevoie de retro-reflectoare. Precizia – în jur de 1 metru.

Telescoapele, la fel de bune

Încă n-au spus ultimul cuvânt nici telescoapele, iar când vine vorba de altitudini superioare ele sunt mai eficiente decât radarele sau laserele.

Firma americană ExoAnalytic Solutions, cartografiază obiectele la altitudinea de până la 170.000 km, care este jumătate din distanța între Pământ și Lună. Firma respectivă dispune de 300 de telescoape în 35 de locații pe 5 continente, plus Insulele Hawaii. Echipamentele ExiAnalytic Solutions pot ”vedea” obiecte de mărimea unei portocale, cu o precizie de 10 metri, la altitudinea de 36.000 km. În fiecare an aceasta instalează câteva aparate noi și astfel crește precizia calculelor. Printre clienții firmei se numără companii de asigurare, operatori aerospațiali și instituții publice.

Mai nou – startup-ul canadian Northstar Earth & Space a reușit să atragă investiții pentru a construi trei sateliți de 100 kg fiecare, la costul total de 25 milioane de dolari SUA, care sunt dotate cu camere telescopice pentru depistarea gunoaielor direct de pe orbita planetei. Conform planului, cele trei aparate vor fi ”urcate” pe orbită în anul 2023, la altitudinea de 575 km, după care vor fi construite alte nouă sateliți de același fel.

Pentru serviciile sale, canadienii vor taxa clienții între 10 milioane și 100 de milioane USD anual.

Salubrizarea spațiului

În anul 2025 Agenția Spațială Europeană (ESA) va lansa o misiune numită ClearSpace-1, care va începe colectarea resturilor lăsate de om în cosmos cu ajutorul unei plase special confecționate pentru astfel de scopuri. Partenerul ESA în acest proiect este firma elvețiană ClearSpace, înființată de o echipă experimentată din cadrul Școlii Politehnice Federale din Lausanne.

ClearSpace-1 va fi lansat pe o orbită de 500 km pentru teste critice, după care va fi împins la o altitudine mai mare.

Primul obiect pe care CleaSpace-1 trebuie să-l ”vâneze” este o piesă desprinsă de la adapterul Vespa, care hoinărește la altitudinea de circa 800 km. Dacă va fi prins cu succes, piesa respecivă va fi remorcată înapoi spre Pământ și incendiată în atmosfera planetei.

În anul 2018 ESA a reușit să efectueze o demonstrație a operațiunilor de colectare a deșeurilor spațiale cu ajutorul plasei și harponului.

Programe similare sunt în faza de testare și în alte țări.

Implicații militare

Cercetările în domeniul supravegherii cosmosului au și o latură militară. Militarizarea cosmosului pare a fi un viitor inevitabil și capacitatea de a urmări (și imobiliza) obiectele ”suspecte” va oferi un avantaj față de adversar.

Un exemplu în acest sens servește programul militar-spațial al Rusiei, care după venirea lui Vladimir Putin la putere a lansat numeroși sateliți în interiorul altor sateliți, mai mari. Un fragment inactiv considerat de occidentali drept un gunoi desprins de la un satelit militar rusesc ”a înviat” pe neașteptate în mai 2014.

Mai recent, în iulie 2020 Rusia a lansat satelitul Kosmos-2543, care a împușcat în spațiu un aparat de urmărire a obiectelor din jur. Ministerul Apărării de la Moscova a recunoscut că acesta are misiunea de a inspecta alți sateliți, deși mulți experți s-au dat cu părerea că acesta testa posibilitatea de atac kamikadze.

Această temere s-a dovedit a fi justificată după ce în decembrie același an rușii au efectuat manevre similare, care de data aceasta trădau intenția de încercare a forței cinetice.

Surse: Economist, CNN, ESA