Σοβαρή απειλή για τη Γη τα μεγάλα διαστημικά «σκουπίδια»

Όταν φέτος τον Ιούλιο ο ευρωπαϊκός περιβαλλοντικός δορυφόρος Cryosat-2 έκανε τη συνηθισμένη διακριτική βόλτα του πάνω από τα κεφάλια μας, σε απόσταση περίπου 700 χιλιομέτρων από την επιφάνεια της Γης, ξαφνικά οι ελεγκτές του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) συνειδητοποίησαν ότι είχαν ένα σοβαρό πρόβλημα: κάποιο θραύσμα, ένα από τα πολλά διαστημικά «σκουπίδια» εκεί πάνω, κατευθυνόταν απειλητικά προς τον κόστους 140 εκατομμυρίων ευρώ δορυφόρο, ο οποίος παρακολουθεί τους πάγους του πλανήτη μας.

Μόλις την τελευταία στιγμή, οι μηχανικοί της ESA που κατέγραφαν τις τροχιές τόσο του δορυφόρου όσο και του θραύσματος, έδωσαν εντολή να ενεργοποιηθούν οι προωθητήρες του Cryosat-2, ώστε να ανέβει λίγο ψηλότερα. Περίπου 50 λεπτά αργότερα, το διαστημικό σκουπίδι πέρασε από το προηγούμενο σημείο του δορυφόρου με ταχύτητα 4,1 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Χρειάσθηκαν μερικές ακόμη μέρες με μανούβρες για να επανέλθει ο Cryosat-2 στην αρχική τροχιά του.

Το περιστατικό αυτό είναι χαρακτηριστικό για το πόσο έχουν εξελιχθεί σε μεγάλο πονοκέφαλο τα κάθε είδους διαστημικά θραύσματα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη μαζί με τους δορυφόρους. Όλο και συχνότερα, οι ελεγκτές από το έδαφος, οι οποίοι πρέπει να βρίσκονται σε διαρκή εγρήγορση, δίνουν εντολές στους δορυφόρους να αλλάξουν θέση για να αποφύγουν μια μοιραία σύγκρουση.

Όμως αυτό δεν είναι πάντα εύκολο ούτε επιθυμητό, επειδή μια τέτοια αλλαγή θέσης και πορείας καταναλώνει χρόνο και πολύτιμα καύσιμα, που ο δορυφόρος χρειάζεται για τη δουλειά του. Το πιο πρόσφατο γνωστό περιστατικό συνέβη στις 23 Αυγούστου 2018, όταν τέσσερις μόλις μήνες αφότου είχε τεθεί σε τροχιά, ένας άλλος ευρωπαϊκός δορυφόρος επιτήρησης της Γης, ο Sentinel-3B, αναγκάσθηκε να αλλάξει τροχιά για να αποφύγει ένα επικίνδυνο θραύσμα.

Τουλάχιστον 400 νέοι δορυφόροι το 2017

Το 2017 οι ιδιωτικές εταιρείες, οι στρατοί, οι δημόσιοι οργανισμοί, ακόμη και ερασιτέχνες από διάφορες χώρες έθεσαν σε τροχιά πάνω από 400 νέους δορυφόρους, τουλάχιστον τέσσερις φορές περισσότερους σε σχέση με τον μέσο ετήσιο όρο της περιόδου 2000-2010. Ένα σημάδι ότι το διάστημα γίνεται ολοένα πιο πολυσύχναστο, καθώς όλο και περισσότερες επιχειρήσεις και χώρες αναπτύσσουν διαστημικές εφαρμογές και τεχνολογίες για ειρηνική, κατασκοπευτική ή πολεμική χρήση. Πέρυσι συνολικά πάνω από 1.800 μικρά και μεγάλα αντικείμενα σε τροχιά (θραύσματα και μη) ήλθαν να προστεθούν στον ουρανό.

Οι αριθμοί των δορυφόρων αναμένεται να αυξηθούν κατά πολύ τα επόμενα χρόνια, καθώς αρκετές εταιρείες (Boeing, One-Web, Space X κ.α.) σχεδιάζουν να στείλουν στο διάστημα εκατοντάδες έως χιλιάδες νέους τηλεπικοινωνιακούς και άλλους δορυφόρους. Παράλληλα, τα κράτη θέτουν σε τροχιά όλο και περισσότερους γνωστούς ή μυστικούς στρατιωτικούς δορυφόρους.

Τα ατυχήματα είναι αναπόφευκτα. Το 2009 ένας αμερικανικός τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος Iridium έπεσε πάνω στον εκτός λειτουργίας ρωσικό τηλεπικοινωνιακό δορυφόρο Cosmos-2251, δημιουργώντας χιλιάδες νέα διαστημικά θραύσματα. Αυτά γυροφέρνουν έκτοτε και απειλούν άλλους δορυφόρους σε χαμηλή τροχιά, μια ζώνη που φθάνει σε ύψος έως 2.000 χιλιομέτρων (η μέση τροχιά φθάνει έως τα 35.000 χιλιόμετρα, όπου αρχίζει η γεωστατική τροχιά).

Είχε προηγηθεί το 2007 ένα άλλο περιστατικό (αυτά τα δύο ήσαν τα χειρότερα στην ιστορία από άποψη δημιουργίας «σκουπιδιών»), όταν -στο πλαίσιο ενός στρατιωτικού τεστ- ένας κινεζικός πύραυλος κατέστρεψε ένα κινεζικό δορυφόρο. Στα δύο αυτά περιστατικά του 2007 και του 2009 και στα χιλιάδες θραύσματα που διασκόρπισαν στο διάστημα ανεξέλεγκτα, οφείλονται περίπου οι μισές από τις τουλάχιστον 20 μανούβρες δορυφόρων που πρέπει να κάνει χρόνο η ESA για να αποφύγει κάποια νέα ολέθρια σύγκρουση, όπως δήλωσε ο Χόλγκερ Κραγκ, επικεφαλής του Γραφείου Διαστημικών Θραυσμάτων του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος στο Ντάρμσταντ της Γερμανίας.

Από 4 Οκτωβρίου 1957, όταν εκτοξεύθηκε ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος, ο σοβιετικός «Σπούτνικ», και έτσι ξεκίνησε η διαστημική εποχή, ο αριθμός των δορυφόρων αυξάνεται συνεχώς, φθάνοντας περίπου τους 2.000 το 1970 και τους 7.500 το 2000.

Σήμερα γύρω από τη Γη τριγυρνούν περισσότερα χιλιάδες μεγάλα και μικρά αντικείμενα, κατασκευασμένα από ανθρώπινο χέρι: από ολόκληρους εν λειτουργία ή αδρανείς δορυφόρους έως κομματάκια από πυραύλους, ηλιακά πάνελ, παλαιούς δορυφόρους κ.α. Περίπου το 95% όλων των αντικειμένων σε τροχιά είναι «ζόμπι», δηλαδή νεκροί δορυφόροι ή κομμάτια τους.

Σύμφωνα με τη NASA, υπάρχουν περισσότερα από 500.000 διαστημικά «σκουπίδια» διαφόρων μεγεθών, από ολόκληρους δορυφόρους και τμήματα πυραύλων έως βίδες και παξιμάδια. Σύμφωνα με την ESA, υπάρχουν τουλάχιστον 29.000 αντικείμενα μεγαλύτερα των δέκα εκατοστών, 750.000 με μέγεθος ενός έως δέκα εκατοστών και πάνω από 170 εκατομμύρια θραύσματα του ενός χιλιοστού έως ενός εκατοστού.

Διάφοροι διαστημικοί οργανισμοί και φορείς αναζητούν λύσεις στο πρόβλημα. Ήδη αρκετές ομάδες μηχανικών και επιστημόνων εργάζονται για να βελτιώσουν κατ’ αρχήν τις μεθόδους υπολογισμού των τροχιών των δορυφόρων και των θραυσμάτων, έχοντας δημιουργήσει μια μεγάλη βάση δεδομένων με όλες τις δυνατές πληροφορίες για οτιδήποτε πετάει εκεί πάνω. Στο πλαίσιο αυτό, συλλέγονται πληροφορίες και γίνονται εκτιμήσεις για τις ιδιότητες (σχήμα, μέγεθος, σύνθεση κ.α.) του παραμικρού γνωστού διαστημικού θραύσματος.

Όπως έδειξε και το ατύχημα του 2009, αρκεί μια σύγκρουση για να παραχθούν χιλιάδες έξτρα ‘σκουπίδια’ και αυτό θα ήταν εφιάλτης. «Αν συνεχίσουμε έτσι, θα φθάσουμε σε ένα σημείο χωρίς επιστροφή», δήλωσε στο Nature, η ειδική στην αστροδυναμική Καρολάιν Φρούεχ του Πανεπιστημίου Πέρντιου της Ιντιάνα.

Κάθε χρόνο ο στρατός των ΗΠΑ εκδίδει κατά μέσο όρο 21 προειδοποιήσεις για πιθανές συγκρούσεις στο διάστημα, αριθμός που αναμένεται να αυξηθεί δραματικά τα επόμενα χρόνια. Εν μέρει αυτό θα συμβεί, επειδή η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ θα θέσει σε λειτουργία ένα νέο ισχυρό ραντάρ, το οποίο θα μπορεί να ανιχνεύει στο διάστημα αντικείμενα μικρότερα των δέκα εκατοστών, που είναι το σημερινό όριο.

Η Διεθνής Επιτροπή για το Συντονισμό των Διαστημικών Θραυσμάτων έχει εκδώσει οδηγίες προς εταιρείες, οργανισμούς και κράτη να μειώνουν τους κινδύνους είτε αδειάζοντας τα καύσιμα των δορυφόρων που «βγαίνουν στη σύνταξη» (έτσι ώστε να μειώνεται ο κίνδυνος μιας έκρηξης), είτε να τους κατεβάζουν σε χαμηλότερη τροχιά, ώστε να καίγονται στην ατμόσφαιρα της Γης. Μέχρι σήμερα όμως μόνο οι μισοί φορείς που εκτοξεύουν δορυφόρους, έχουν ανταποκριθεί σε αυτά τα αιτήματα.

Ψύλλοι στα άχυρα

Σε 15.900 υπολογίζονται τα σχετικά μεγάλα και ανιχνεύσιμα αντικείμενα σε χαμηλή τροχιά (έως 2.000 χλμ), σε 2.931 αυτά σε γεωστατική τροχιά (περίπου 35.000 χλμ) και σε 1.488 εκείνα που βρίσκονται σε άλλες ενδιάμεσες τροχιές. Η συνολική μάζα τους, σύμφωνα με την ESA, ξεπερνά τους 8.135 τόνους, μεγαλύτερη από τον μεταλλικό Πύργο του Άιφελ στο Παρίσι.

«Αν ξέραμε που ακριβώς βρίσκεται το κάθε τι, δεν θα είχαμε σχεδόν κανένα πρόβλημα», δήλωσε ο ειδικός στα διαστημικά «σκουπίδια» Μάρλον Σόργκε της αμερικανικής αεροδιαστημικής εταιρείας Aerospace Corporation.

Θεωρητικά στο διάστημα υπάρχει αρκετός χώρος για όλους τους δορυφόρους και για όλα τα «σκουπίδια», αρκεί κανείς να ξέρει που βρίσκεται ακριβώς το κάθε τι, ώστε να παίρνει προληπτικά μέτρα έγκαιρα. Το εν λόγω επιστημονικό πεδίο λέγεται «διαχείριση διαστημικής κίνησης» και θυμίζει τα αντίστοιχα προβλήματα με τα αυτοκίνητα στους δρόμους ή με τα αεροπλάνα στους ουρανούς.

Αλλά ενώ οι ελεγκτές εναέριας κυκλοφορίας γνωρίζουν τις θέσεις όλων των αεροσκαφών με ακρίβεια της τάξης του ενός μέτρου, δυστυχώς δεν είναι ανιχνεύσιμα όλα τα διαστημικά θραύσματα, ενώ για πολλά από αυτά που είναι γνωστά, δεν υπάρχει εξίσου μεγάλη ακρίβεια, όσον αφορά την εκτίμηση της τροχιάς τους. Δεν υπάρχει καν ένας ενιαίος διεθνής κατάλογος που να περιέχει όλα τα γνωστά «σκουπίδια». Όχι σπάνια π.χ. τα αμερικανικά και τα ρωσικά στοιχεία διαφέρουν για την τροχιά ενός θραύσματος και κανείς τρίτος δεν ξέρει ποιά εκτίμηση είναι η πιο σωστή.

Από την άλλη, δεν λείπει η μυστικοπάθεια. Η μεγαλύτερη δημόσια βάση δεδομένων για θραύσματα είναι η αμερικανική, αλλά σχεδόν σίγουρα οι ΗΠΑ αποκρύπτουν στοιχεία για τους απόρρητους δορυφόρους τους. Κάτι ανάλογο όμως κάνει και η ρωσική κυβέρνηση. Μερικές ιδιωτικές εταιρείες έχουν τις δικές τους βάσεις δεδομένων, αλλά δεν είναι ελεύθερα προσβάσιμες.

Οι λεγόμενοι «περιβαλλοντολόγοι του διαστήματος», οι οποίοι θέλουν να διατηρήσουν ελεύθερο και ασφαλές για όλους το διάστημα, κάνουν λόγο για μια «τραγωδία των κοινών», καθώς ιδιώτες και κράτη «ρυπαίνουν» το διάστημα, που αποτελεί κοινό πολύτιμο πόρο για την ανθρωπότητα. Ασκούν πιέσεις, ιδίως στις ΗΠΑ, και ήδη ο πρόεδρος Τραμπ δείχνει πρόθυμος να μεταφέρει από το στρατό σε κάποια μη στρατιωτική δημόσια υπηρεσία (ίσως το Υπουργείο Εμπορίου) την αρμοδιότητα για την παρακολούθηση και δημόσια καταγραφή των διαστημικών θραυσμάτων.

Το δίχτυ του RemoveDEBRIS

Πώς όμως μπορεί να «μαζέψει» κανείς ένα διαστημικό σκουπίδι; Ανάμεσα στις λύσεις που έχουν προταθεί, είναι δίχτυα για να τα πιάνουν σαν ψάρια, μαγνήτες σε τροχιά για να κολλάνε πάνω τους τα περιφερόμενα θραύσματα, καθώς επίσης ακτίνες λέιζερ που θα τα καταστρέφουν ή θα τα ξαποστέλλουν ακόμη παραπέρα στο διάστημα.

Ο δορυφόρος RemoveDEBRIS έφθασε στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον Απρίλιο και από εκεί εκτοξεύθηκε στο διάστημα τον Ιούνιο. Πριν λίγες μέρες, το RemoveDEBRIS (κάτι μεταξύ αλιέα, μπόγια και σκουπιδιάρη του διαστήματος) άπλωσε ένα δίχτυ για να πιάσει έναν άλλο μικρο-δορυφόρο Cubesat μεγέθους φραντζόλας ψωμιού, ο οποίος ξεδίπλωσε ένα μπαλόνι διαμέτρου ενός μέτρου. Το RemoveDEBRIS τύλιξε το δίχτυ του γύρω από το μπαλόνι και το τράβηξε κοντά του. Στις αρχές του 2019 προγραμματίζεται κάτι πιο προχωρημένο, καθώς το RemoveDEBRIS θα εκτοξεύσει ένα άλλο «σύνεργο», ένα διαστημικό καμάκι.
Αν η κόστους 15 εκατ. ευρώ αποστολή αποδειχθεί πετυχημένη, τέτοια δίχτυα και καμάκια θα χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για να συλλέγονται αδέσποτα διαστημικά θραύσματα και να σέρνονται πιο χαμηλά στην ατμόσφαιρα, όπου θα καίγονται μόνα τους από την τριβή.