Az előrejelzések szerint 2030-ra a világűrben keringő műholdak száma meghaladhatja a 100 000-et. Az űrszemét egyre nagyobb gondot jelent – ahogy erről a Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja is beszámolt.
Egyre több a kisméretű műhold, melyekkel gyakrabban találkozhatnánk az alacsony, 500-1000 kilométeres magasságú pályán. Ezek a berendezések ma már az élet egyre több területén játszanak meghatározó szerepet a műholdas kommunikációtól kezdve a vezető nélküli autók irányításáig.
Az űrszemét a fejünkre nőtt
Csakhogy ezekkel is valahogy úgy állunk, mint a műanyagokkal, amelyek felfedezésük után mindenhol elterjedtek, míg mára globális környezeti veszélyt jelentenek. A világűrbe indított rakéták és műholdak számának nyakló nélküli növekedése pedig az ütközések veszélyét, ennek következtében a fejünkre hulló törmeléket, magyarán az űrszemét növekedését vetítik előre. Ezt ma már uniós kutatási projektek is igyekeznek megfékezni.
A probléma már most is egyre több feladatot ad az űrprogramok munkatársainak, hiszen rengeteg olyan esemény van, amikor manővereket kell végrehajtani az ütközések elkerülése érdekében. Ez meg a polgári repülésirányítás feladataihoz kezd hasonlítani. Az Airbus-hoz hasonlóan toulouse-i székhelyű Share My Space nevű, űrmegfigyeléssel foglalkozó cég vezeti azt a kutatási projektet, amely uniós támogatást kapott a 10 centiméter alatti űrszemétdarabok első független katalógusának összeállítására, amelyben kezdetben százezer ilyen törmelék szerepelne. A CASSIOPEE nevű kétéves projekt a tervek szerint jövő januárban ér véget.
Az ütközések elkerüléséhez megfelelő adatokra van szükség, ám jelenleg csak az amerikai adatok megbízhatóak. Ezek az információk az űrbeli tevékenységekre vonatkozó, nagyrészt még hiányzó szabályok kidolgozásához is fontosak lennének, s ennélfogva annak megakadályozásához, hogy az űr afféle törvények nélküli határvidékké váljon.
Versenyben a növekvő műholdpiaccal
A műholdas piac eközben örült módon dübörög. A globális navigációs műholdrendszer (GNSS) piaca az EU szerint a 2021-es 199 milliárd euróról 2031-re 492 milliárd euróra nő.
Két műhold első ismert véletlen ütközése 2009-ben volt, de ez az esemény előrevetítette a potenciálisan veszélyes jövőt. Az Iridium 33 és a Cosmos 2251 műhold összeütközése során több ezer darab törmelék került az űrbe! S hogy ez milyen katasztrofális következményekkel járhat, jól mutatja, hogy még az apró darabkák is a puskagolyó sebességének tízszeresével haladnak.
Az „űrszemét” voltaképp magában foglalja a már nem működő űrhajókat, a rakéták elhagyott, vagy levált részeit – vagy fokozatait -, a műholdak elleni rakétakísérletekből származó darabokat és még a festékfoltokat is, amelyek idővel lekopnak egy tárgyról.
A legrosszabb forgatókönyvet 1978-ban egy Donald Kessler nevű amerikai asztrofizikus vázolta fel: a növekvő törmelékkel egy ütközés további ütközések egymást követő sorozatát váltja ki, amely végső soron használhatatlanná teszik az űrbeli tevékenységeket. Ezt ma Kessler-szindrómának nevezik és ha így haladunk, nem teljesen elképzelhetetlen.
A francia cég munkatársa szerint már 1 cm-es vagy annál kisebb átmérőjű szilánkok is elegendőek ahhoz, hogy tönkre tegyenek egy műholdat. Az amerikai Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal (NASA) becslései szerint pedig már félmillió legalább 1 cm-es és 100 millió legalább 1 milliméteres szilánk lering Földünk körül.
Az uniós projekt keretében a Share My Space egy egyelőre meg nem nevezett európai helyszínen állította fel első többteleszkópos állomását, és olyan megfigyelőberendezéseket telepít oda, amelyeket a vállalat korábban Párizsban tesztelt. További állomásokat terveznek máshol is.
Két centiméterig akarnak látni
A rendszer négy távcsőből áll, amelyek a látómezőben lévő objektumok átfutási idejével összehangoltan forognak. Az adatokat egy szoftver dolgozza fel, amely ütközési előrejelzéseket készít az űrprogramok kezelőszemélyzete számára.
A Share My Space technológiájának fejlődésével bővülni fog az objektumkatalógus, és csökkenhet a detektálható darabok mérete. A végső cél most az, hogy már 2 cm-es tárgyakat is nyomon lehessen követni.
Az projekt munkatársai részben látják az amerikai adatokból ismert objektumokat, de olyanokat is, amelyek nem szerepelnek sehol. A cél az, hogy a saját megfigyelések alapján meg tudják jósolni a pályájukat, és ezt az információt hozzá tudjuk adni a saját katalógusukhoz.
A nyers adatok ezután felhasználhatók a kockázati-ütközési valószínűségek felmérésére, valamint az űrszemét eltakarításával foglalkozó szervezetek támogatására. A Share My Space például szerződést kötött egy japán céggel – az Astroscale-lal -, amely a törmelék eltávolítására irányuló szolgáltatásokat fejleszt.
Egy másik uniós támogatással működő projekt, a Stardust-R szintén a fenntartható űrbéli jövő felé vezető utat tervezi. Ez a kutatási kezdeményezés négy és fél év után 2023 júniusában ért véget. Az Egyesült Királyságban működő Strathclyde Egyetem koordinálásával működő projekt nemcsak az ütközések kockázatát akarja csökkenteni, hanem fenntartható űrgazdaságot is vizionál.
A Stardust-R olyan műszaki eszközöket fejlesztett ki, amelyek egyrészt segítenek optimalizálni az űrben rejlő kereskedelmi és tudományos lehetőségeket, valamint előre jelezni és mérsékelni az objektumok ütközéseit.
A gond egyrészt az, hogy az űrszemét problémája sokkal gyorsabban nőtt, mint ahogy azt korábban elképzelték és űrkutatás csak most próbál ehhez felzárkózni. Ugyancsak nehéz felmérni, hogy amikor a műholdak vagy más űreszközök elromlanak, egy apró tárggyal való ütközés volt-e az ok. Ráadásul nagy többletköltségek merülhetnek fel, ha a pontatlan információk miatt egy űrhajó felesleges manőverre kényszerül.
A Stardust-R csapata – többek között az Európai Űrügynökségtől és a francia Nemzeti Űrkutatási Központtól származó adatok segítségével egy sor kárenyhítő eszközt vizsgált meg. Ezek között egy mesterséges intelligencia bevetésével készült rendszert, amely előre jelzi, hogy az űrhajónak mikor kell manővereznie. Ezt a rendszert korábbi valós és kitalált forgatókönyveken tesztelték. A tesztek során kiderült, az algoritmus működik, mert olyan manőverekkel reagált, amelyekkel elkerülhető lett volna az ütközés.
A Stardust-R csapata számítási modelleket is készített az ütközések valószínűségének és a törmelék eredetének nyomon követésére. Ezen túlmenően megvizsgálták, hogyan lehetne lézereket használni a törmelék eltávolítására, valamint algoritmusokat és robotikai látórendszereket a keringés közbeni javítások, vagy a műholdak eltávolításának megoldására.
Az európai projekt lezárulta után a szakemberek úgy vélik, több beruházás és fejlesztés kell ugyan e területen, de az irány jó.
