Kosmiczne śmieci to poważny problem. Zawieszone na orbitach wokół Ziemi mogą pędzić z prędkością 80 tys. km/h niszcząc wszystko na swojej drodze. Już wkrótce będzie celował w nie potężny laser umieszczony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Postęp nauki skłania ludzkość do spoglądania daleko poza granice Ziemi. Wysłaliśmy człowieka na Księżyc, sondę poza granice Układu Słonecznego, a wkrótce być może będziemy oglądac reality show na Marsie. To wszystko sprawia, że stale topnieją tajemnice, które skrywa przed nami Wszechświat. Wszystko to jednak ma swoją cenę. Człowiek jest z natury bałaganiarzem. Niektórzy zostawiają skarpetki tam, gdzie je zdejmą, inni nie myją po sobie naczyń. Nie inaczej jest w przestrzeni kosmicznej. Śmieci, które krążą wokół Ziemi mogą być poważnym zagrożeniem.
Satelity na celowniku
Mianem kosmicznych śmieci nazywa się wszystko to, co zostało wytworzone i umieszczone przez człowieka na orbitach wokół Ziemi, ale nie służy już żadnemu celowi. Kosmicznymi śmieciami są zużyte rakiety wielostopniowe, nieczynne satelity czy pozostawione przez astronautów podczas kosmicznych spacerów elementy wyposażenia. Trajektoria tych obiektów mogą przecinać się z orbitami działających satelitów czy poruszających się statków kosmicznych. Każda potencjalna kolizja może zakończyć się katastrofalnie.
Większość z milionów kosmicznych śmieci krążących wokół Ziemi stanowią drobne kawałki pokroju listków farby. Zderzenia z nimi nie są poważne i kończą się zazwyczaj rysami lub prostymi uszkodzeniami mechanicznymi. Dzisiaj skutki takich kolizji są łatwe do uniknięcia dzięki technologiom wynalezionym do ochrony statków przed mikrometeorytami, spośród których najpopularniejszą jest dodanie warstwy metalu na zewnętrzną powłokę statku. Niestety, nie każdą część satelity, teleskopu czy statku kosmicznego da się ochronić w ten sposób – paneli słonecznych czy elementów optycznych nie da się pokryć metalem bez ograniczania ich funkcjonalności, dlatego są stale wystawione na cel „śmieciowych pocisków”.
Zasada jest prosta – jeżeli obiekt ma średnicę mniejszą niż 1 cm, to da się przed nim ochronić. Uniknięcie zderzenia ze śmieciami większymi jest bardzo trudne, wymaga bowiem precyzyjnego manewrowania statkiem, który znajduje się na kursie kolizyjnym. Metoda ta jest często stosowana, pod warunkiem, że naukowcy znają dokładną orbitę obiektu. Używany obecnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) sprzęt pozwala rozpoznać śmieci o średnicy większej niż 5 cm na niskiej orbicie okołoziemskiej i co najmniej 10 razy większe na orbicie geostacjonarnej. Gdy technicy z Ziemi wykryją taki obiekt zmierzający w stronę ISS, kosmicznego teleskopu czy satelity, mogą w ograniczonym zakresie manewrować jego położeniem, by uniknąć kolizji. Ale obiekty o wymiarach 1-5 cm na niskiej orbicie okołoziemskiej i 1-50 cm na orbicie geostacjonarnej bardzo trudno jest wykryć.
O tym, jak poważne szkody mogą wyrządzić kosmiczne śmieci można było przekonać się oglądając „Grawitację” Alfonso Cuarona. Znajdujące się ok. 400 km nad Ziemią satelity czy ISS poruszają się z prędkością ok. 7,7 km/s. Kiedy naukowcy chcą pozbyć się wysłużonego satelity obniżają jego orbitę, tak aby w końcu spalił się w atmosferze. Czasami sztuka ta się nie udaje. Po rozpędzeniu kosmicznego śmiecia do 7,91 km/s, czyli I prędkości kosmicznej, staje się on satelitą-zombie i zaczyna okrążać Ziemię po stałej orbicie. Nietrudno wyobrazić sobie, że zderzenie dwóch obiektów rozpędzonych do blisko 30 tys. km/h może doprowadzić do katastrofy. Kosmiczna eksplozja mogłaby nadać szczątkom zestrzelonego obiektu prędkość nawet 80 tys. km/h!
Laserowe rozwiązanie
Naukowcy już od dłuższego czasu zastanawiają się, jak skutecznie poradzić sobie z kosmicznymi śmieciami. Propozycji było wiele, ale do tej pory żadna nie wyeliminowała tego problemu w pełni. Niedawno zespół japońskich uczonych z Riken University (z Polakiem w składzie – Lechem Wiktorem Piotrowskim) zaproponował ostateczne rozwiązanie kwestii kosmicznych śmieci. Okazuje się, że bez problemu można je strącać za pomocą potężnego… lasera światłowodowego.
Pomysł jest prosty. Obecny na pokładzie ISS teleskop EUSO ma dokładnie namierzać kosmiczne śmieci, w które ma strzelać specjalny laser światłowodowy. Koszt budowy i wyniesienia takiego urządzenia na orbitę okołoziemską byłby bardzo wysoki, dlatego naukowcy z Riken sugerują użycie jednego z używanych na Ziemi akceleratorów cząstek. Urządzenie wcale nie musi być najnowszej generacji, bo z kosmicznymi śmieciami będzie sobie radzić bezproblemowo. W całym procesie kluczowa jest rola EUSO, który potrafi namierzyć obiekt z dokładnością do kilku milimetrów.
Impuls laserowych pochodzący z umieszczanego na ISS akceleratora będzie skierowany na większe śmieci odpowiednio długo, by te zmieniły swoją orbitę, ostatecznie spalając się w atmosferze. Najmniejsze kosmiczne śmieci będą automatycznie przez laser niszczone. To może rozwiązać problem krążących na orbicie wokołoziemskiej odpadków raz na zawsze.
NASA i ESA są bardzo poważnie zainteresowane projektem. Moduł testowy lasera o 100 włóknach może pojawić się na ISS jeszcze w tym roku. Jeżeli urządzenie spełni swoje zadanie, na stację kosmiczną zostanie wysłana znacznie mocniejsza wersja lasera zaopatrzona w 10 tys. włókien. Wystarczą one na oczyszczenie orbity w promieniu aż 100 km. Warto zaznaczyć, że podobny pomysł (laser światłowodowy) od dawna jest uważany za jeden z najlepszych w walce z zagrażającymi Ziemi zagubionymi asteroidami.
Niektóre odnośniki na stronie to linki reklamowe.
