Helyzetkép az űrszemétről
(Rovat: Környezetünk védelme, Katasztrófák ellen - 2021.05.10 07:15.)

Az ENSZ Világűriroda (UN OOSA) és az ESA februártól áprilisig az űrszeméthez kapcsolódó legfontosabb problémákat bemutató infografikákat, és azokról szóló beszélgetéseket tett közzé.

A kilenc poszterből álló sorozat két darabját korábban már bemutattuk olvasóinknak. Az egyiken az űrkorszak kezdete óta évente végrehajtott űrindítások száma látható, ami az utóbbi években rohamosan nőtt. A másikon az látható, hogy a szűkebb értelemben vett űrszemét, vagyis a különféle törmelékdarabok milyen események következtében váltak űrszemétté. Ezúttal a sorozat két további darabját mutatjuk be.

A sorozat első darabja áttekintést próbál adni arról, miről is van szó, amikor az űrszemétről beszélünk. Fontos előre bocsátani, hogy az infografikák a 2020. decemberi állapotot mutatják be, márpedig az újabb űrindításokról szóló cikkeinket követő olvasóink összeszámolhatják, mennyivel gyarapodott az idei év első harmadában – elsősorban a műholdseregeknek „köszönhetően” – a Föld körül keringő testek száma. Tavaly év végén a földi radarokkal mintegy 26 ezer objektumot követtek, amelyek alig több mint tizede (szám szerint kb. 2700 darab) a működő műhold, a többi űrszemét, utóbbiak együttes tömege mintegy 8800 tonna. Az űrszemét tömegét tekintve nagyobb, de darabszámát tekintve sokkal kisebb részét teszik ki a kiégett, és feladatuk teljesítése után pályára állt rakétafokozatok (kb. 1950 darab) és az üzemképtelenné vált műholdak (kb. 2850 darab). A további mintegy 21 ezer törmelékdarab az a törmelék, amelynek eredetét korábbi cikkünkben a sorozat másik infografikája alapján bemutattuk.

A Föld körüli térségben 2700 működő műhold (2020. decemberi állapot) 8800 tonna űrszemét társaságában kering. (Kép: ESA / UNOOSA)

Hátra van azonban még a „fekete leves”: azok az objektumok, amelyek túlságosan kicsik ahhoz, hogy a földi radarokkal követni lehessen őket, így ezek pontos pályája sem ismert. Számukra vonatkozóan csak statisztikus becslések vannak, amelyek eredményei szerint csak annyi bizonyos, hogy nagyon sok (sőt annál is több) darabról van szó. Ezek becsült számát három mérettartományban az ábrán pirossal bekarikázott adatok mutatják. Látható, hogy még a radarokkal elvben követhető, 10 cm-esnél nagyobb mérettartományban is sokkal több törmelék található (34 ezer), mint amennyit ténylegesen követnek. Ugyanakkor az 1–10 cm mérettartományban a törmelékdarabok száma megközelíti az egymilliót, az 1 mm – 1 cm tartományban pedig a becslések szerint 128 millió tárgy keringhet a Föld körül. Hiába aprók ezek a darabok, több km/s relatív sebességű ütközés esetén komoly kárt okozhatnak a működő műholdakban.

A másik bemutatott grafika a világűr úgynevezett „öntisztulását” mutatja be. A földi légkör fékező hatása még több száz km magasságban is kimutatható, ez korlátozza a műholdak fizikai élettartamát (utóbbin azt értjük, amennyi idő alatt a hajtóművel nem rendelkező mesterséges égitest a sűrűbb légrétegekbe süllyedve megsemmisül). A különböző pályamagasságokhoz írt élettartamok természetesen csak hozzávetőleges értékek, a pontos élettartam számos további tényezőtől függ, így a műhold tömegének és keresztmetszetének arányától, esetleges forgásától, és nem utolsósorban a légkör mindenkori fizikai állapotától. Mivel utóbbira a naptevékenység jelentős, de pontosan előre nem jelezhető hatást gyakorol, emiatt az élettartamra vonatkozó becslések meglehetősen pontatlanok. Annyi azonban leolvasható az ábráról, hogy az utóbbi időben hangoztatott „25 éves elvárás” (miszerint ennyi idő alatt kell a már nem használt műholdnak „eltűnnie” a keringési pályáról), emberi beavatkozás nélkül csak az 500 km-nél kisebb magasságú műholdpályáknál működik. Nagyobb magasságokban elvárt az üzemeltető beavatkozása, a műhold eltakarítása.

A világűr „öntisztulása” lényegében csak az 500 km alatti keringési magasságú pályák esetében működik. Az ennél magasabb pályákról irányítottan a légkörbe kell vezetni a fölöslegessé vált műholdakat, míg a geostacionáius pályáról üzemidejük végén az ún. „temetői pályára” állítják át az űreszközöket. Négy különböző magasságban történelmi események szemléltetik a magukra hagyott műholdak hozzávetőleges élettartamát. (Kép: ESA / UNOOSA)

A további infografikákon bemutatják, milyen erőfeszítéseket kell tenni az ütközések megelőzése érdekében. Súlyos esetben az aktív műholdnak ki kell térnie az ütközéssel fenyegető űrszemét elől: az ESA Föld körül keringő műholdjai mindegyikének átlagosan évente kétszer kell ilyen kikerülő manővert végrehajtania. Bemutatják, hogy a megsemmisülő űreszközök visszatérése sem veszélytelen, a nagyobb darabok egészben a Földre hullhatnak, néhány korábbi ilyen esetet cikkeinkből ugyancsak ismerhetnek olvasóink. Az elmúlt évtizedben évente mintegy 100 műhold és rakétafokozat hullott vissza a Földre, ezek együttes tömege évente mindegy 150 tonna lehet. Az ESA szakemberei arra törekszenek, hogy a megsemmisülő műholdak minél nagyobb részben elégjenek a légkörben.

Az utolsó poszteren az OOSA és az ESA szakemberei összefoglalják az űrszemét sokasodása jelentette veszélyeket és megoldási javaslataikat. Megállapításuk szerint az űrtevékenység jövőjét veszélyezteti az űrszemét egyre növekedő száma és az egyre nagyobb forgalom a világűrben. Ezen belül külön feltüntetik a műholdseregek jelentette veszélyt. Veszélynek tekintik továbbá, hogy egyre több és egyre sokfélébb szereplő vesz részt az űrtevékenységben, a végrehajtott műveletek pedig egyre komplexebbekké válnak. Sajnos a világűr megőrzésére tett javaslataik egy része megmarad a szép szavak szintjén (adatok cseréje, a nemzetközi együttműködés erősítése), míg a technikailag elvben kivitelezhető javaslatok egyelőre inkább csak a fejlesztés kísérleti szakaszában járnak (az űrszemét aktív befogása és eltávolítása, az ütközés automatikus elkerülésére képes űreszközök készítése, az üzemképtelenné vált űreszközök pályán történő megjavítása).

Az összes poszter megtekinthető az ENSZ Világűriroda honlapján (lásd lent), ahol az egyes infografikákhoz kapcsolódó, szakértőkkel folytatott beszélgetés is meghallgatható, akárcsak a sorozatot záró beszélgetés Josef Aschbacherrel, az ESA főigazgatójával és Simonetta di Pippóval, a Világűriroda igazgatójával.