Rejtőzködő űrszemét
(Rovat: Környezetünk védelme, Lássuk és halljuk egymást - 2020.11.04 07:15.)

Az újabb megfigyelések szerint a magasabb pályákon keringő űrszemét darabjainak jelentős részét nem vesszük észre a jelenlegi követési módszerekkel.

A Föld körül keringő, katalogizált űrszemétdarabok száma jelenleg 20 700, többségük alacsony Föld körüli pályán, illetve a geostacionárius (GEO) pálya környékén mozog. Ez azonban csak a katalogizált darabokat jelenti, ami töredéke a teljes mennyiségnek. Utóbbi nehezen számszerűsíthető, mindenesetre szakértők becslése szerint az 1 cm-nél nagyobb törmelékdarabok száma egymillió körül lehet. A Warwicki Egyetem kutatóinak legújabb elemzése szerint különösen sok a rejtőzködő darab az Egyenlítő fölött 35 786 km magasan húzódó geostacionárius pálya térségében.

Az űrszemét-helyzet elsősorban az alacsony Föld körüli pályán súlyos, de a GEO pálya is egyértelműen kirajzolódik az űrszemét eloszlását mutató ábrán. (Kép: NASA / JSC)

A Warwicki Egyetem munkatársai az Egyesült Királyság Védelmi Tudományos és Technológiai Laboratóriumával együttműködve a DebrisWatch I projekt keretében mérték fel a helyzetet. Megfigyeléseikhez két, a Kanári-szigeteken működő távcsövet használtak, a 2,54 méteres Isaac Newton-távcsövet és egy ugyanott működő, 0,36 méteres asztrográfot. A geostacionárius műholdak „követéséhez” nem kellett mást tenniük, mint kikapcsolni a távcsövek követőmotorját, így a távcső nem a csillagok látszó elmozdulását követte, hanem a Földhöz képest álló helyzetűnek látszó, geostacionárius objektumokat. Ennek megfelelően a felvételeken a geostacionárius objektumok látszanak pontszerűnek, míg a Föld forgása következtében elmozdulni látszó csillagok „csíkot húznak”. Így az objektumokat 21 magnitúdó fényességig tudták követni, ami 10 centiméteres méretnek felel meg, vagyis a követett űrszemétdarabok szokásos határának. Ugyanakkor a kutatók azt állapították meg, hogy az általuk a geostacionárius pályán megfigyelt objektumok 75%-a nem szerepel az USA Stratégiai Parancsnokságának Space-Track katalógusában. Sok olyan objektumot találtak, amelyek fényessége változott, ami a test bukdácsolására utal.

A távoli pályán keringő űrszemét darabok fényességének változása az objektumok bukdácsolására utal. (Kép: University of Warwick)

A GEO pályán is egyre szaporodnak az ott keringő testek, amihez az ütközések és az egyéb eredetű darabolódások, a testek szétesése is hozzájárul. Súlyosbítja a helyzetet, hogy az alacsony (LEO) pályákon működik a természetes öntisztulás, mert a légköri fékeződés következtében az űrszemét darabjai előbb-utóbb megsemmisülnek a légkörben, a GEO pályán ez a hatás egyáltalán nem érvényesül. Modellszámítások szerint a GEO pályán a sodródó törmelékdarabok relatív sebessége az 1 km/s nagyságrendjébe esik, így a kisebb darabok is súlyos károkat okozhatnak a még működő műholdakban, illetve hozzájárulhatnak az űrszemét darabolódásához. Nyilvántartások szerint 2020. március 31-én 554 működő műhold keringett GEO pályán, ami az összes működő műhold mintegy 20%-a.

A Föld körül keringő mesterséges égitesteket az USA Stratégiai Parancsnoksága a hat műholdból és 30 földi radaros követőállomásból álló hálózata, a Space Surveillance Network (SSN) követi. A katalógusukban szereplő legöregebb objektum az 1958. március 17-én pályára állított Vanguard–1. Katalógusuk a LEO pályán keringő, 10 cm-nél nagyobb darabok esetében teljesnek tekinthető, a magasabb pályákon azonban a radaros követés egyre nehezebb, ezért is állhatott elő a warwicki kutatók megállapította helyzet, miszerint a GEO objektumok háromnegyede észrevétlen marad. Ez egyúttal azt is bizonyítja, hogy az egyre magasabb pályákon az optikai követés előnyösebb a radarosnál, mert az SSN a GEO pályán csak az 1 méteresnél nagyobb tárgyakat képes követni.

Az űrszemét optikai követésével jelenleg egyetlen állomás foglalkozik, az Atlanti-óceánban fekvő Ascension-szigeten egy 1,3 méteres távcsövet használnak erre a célra. Ugyanakkor az osztrák Űrkutatási Intézet szakemberek kísérleti céllal kipróbálták az űrszemét nappali követésének új módszerét.

Az űrszemét-helyzet a geostacionárius pályán 2112-ben az ESA szakembereinek modellszámításai szerint abban az esetben, ha sikerül az űrszemét szaporodását korlátozó intézkedéseket foganatosítani (fent), illetve, ha nem sikerül (lent). (Kép: ESA)

Bár a LEO pályák űrszeméttől történő megtisztítására már számos ígéretes ötlet született, a gyakorlatban tömegesen használható módszer megszületése még várat magára. A GEO pálya esetében az űrszemét eltakarítása még nehezebben lenne kivitelezhető, ezért egyelőre azzal kell beérni, hogy az ENSZ erre vonatkozó ajánlásainak megfelelően újabban a GEO műholdak üzemeltetői a használaton kívüli műholdjaikat úgynevezett temetői pályára állítják, ami a GEO pályánál legalább 300 km-rel magasabb keringési pályát jelent. Számítások szerint a GEO pályán egyelőre még nem áll fenn a Kessler-szindróma veszélye (az ütközések nyomán keletkező törmelékdarabok rohamos szaporodása), hosszú távon azonban ott is egyre súlyosabbá válik a helyzet.

Az indonéz PT Telkom távközlési szolgáltató Telkom–1 GEO műholdját 2017. augusztus 25-én érte a pályáját megváltoztató és a műholdat üzemképtelenné tevő ütközés. (Forrás: ExoAnalytic Solutions / SpaceNewsInc)