What goes up must come down, right? Niekoniecznie jest to prawdą w przestrzeni kosmicznej, gdzie satelity krążą wokół naszej planety, zablokowane przez prędkości, które pomagają pokonać przyciąganie grawitacyjne.
Ale satelity częściej spadają w dzisiejszych czasach – głównie w wyniku życia zaplanowanego na przestarzałość – niektóre z nich unosiły się w powietrzu przez lata, jeśli nie dekady, bez zaprogramowanej daty powrotu na Ziemię. I to właśnie zagraca przestrzeń orbitalną.
Co więc utrzymuje je na orbicie? Satelity – to znaczy, sztuczne satelity, w przeciwieństwie do naturalnych satelitów, takich jak Księżyc – są wynoszone w przestrzeń przez rakiety. Rakieta musi lecieć 100-200 kilometrów nad Ziemią, aby wydostać się poza atmosferę. Raz na wstępnie określonej wysokości orbity, rakieta zaczyna kierować się na boki z prędkością do 18.000 mil na godzinę, mówi Jonathan McDowell, astronom w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts.
Rakieta wyłącza się i upuszcza swój ładunek – satelitę – który jest teraz na tej samej orbicie, zbliżając się z tymi samymi prędkościami. Ziemia jest curving away podczas gdy zarówno rakieta i satelita „spadają” wokół Ziemi. Satelita pozostaje na tej orbicie tak długo, jak utrzymuje prędkość, aby pozostać zrównoważony przez headwinds.
Na tych wysokościach, atmosfera jest tylko na tyle cienka, aby zapobiec satelita z spalania – jak to będzie, jeśli spadnie niżej i napotyka grubsze powietrze, co powoduje większe wiatry i tym samym większe tarcie.
Większość satelitów jest zrzucana w zakresie do 2000 km nad Ziemią. Satelity w bardzo niski koniec tego zakresu zazwyczaj tylko pobyt w górę na kilka tygodni do kilku miesięcy. Natrafiają na to tarcie i w zasadzie topią się, mówi McDowell.
Ale na wysokości 600 km – gdzie orbituje Międzynarodowa Stacja Kosmiczna – satelity mogą pozostać w górze przez dziesięciolecia. I to jest potencjalnie problem. Podróżują one tak szybko – 5 mil na sekundę – że ich „ślad” może mieć setki mil długości. „Kiedy myślisz o nich jako o tak dużych, nagle przestrzeń nie wydaje się już tak pusta,” mówi McDowell.
Pierwszy satelita został wystrzelony przez byłe ZSRR pod koniec 1957 roku. Sputnik-1 stał się ikoną nowoczesności i skłonił Stany Zjednoczone do dalszego przyspieszenia własnych planów eksploracji kosmosu. Zaledwie kilka miesięcy po Sputniku, Ameryka wystrzeliła Explorer-1. W ciągu następnych dziesięcioleci tysiące satelitów zostało wyniesionych w przestrzeń kosmiczną.
McDowell uważnie śledzi rozwój wydarzeń. Według jego obliczeń, istnieje około 12.000 kawałków gruzu kosmicznego i kilka tysięcy satelitów na orbicie, z nieco ponad tysiąc, które są nadal aktywne. Jednak aktywna liczba „jest niepewna, ponieważ monitorowanie transmisji radiowych z tych satelitów do ich właścicieli nie jest powszechnie wykonywane – z wyjątkiem być może Agencji Bezpieczeństwa Narodowego – a czasami właściciele, zwłaszcza wojskowi, nie mówią mi, kiedy ich satelity zostały wyłączone”, mówi McDowell.
Około jedna trzecia satelitów jest własnością różnych wojsk, z czego jedna trzecia do połowy są wykorzystywane do nadzoru, mówi. Kolejna jedna trzecia jest własnością cywilną, a ostatnia jedna trzecia jest komercyjna. Rosja, Stany Zjednoczone, Chiny i Europa są głównymi graczami w branży wynoszenia satelitów na orbitę, ale wiele innych krajów posiada takie możliwości lub je rozwija. A dziesiątki krajów zbudowały własne satelity – wystrzeliwane przez inne narody lub komercyjne firmy kosmiczne.
I trendem jest wysyłanie w górę urządzeń o długim czasie życia – średnio 10 do 20 lat. Na dodatek, emerytowanych lub martwych satelitów w większości pozostają na orbicie, zasilane przez panele słoneczne.
Dodając do mieszanki: rozwijający się „osobisty” biznes satelitarny. Te mikro satelity zostały w dużej mierze opracowane i wykorzystywane przez uniwersytety, ale co najmniej jedna firma sprzedaje bezpośrednio do publicznej wiadomości i są D.I.Y. witryn, również.
Powszechnianie technologii satelitarnej jest napędzany w części przez te same czynniki, które doprowadziły do rozprzestrzeniania się innych wcześniej wyrafinowanych technologii, takich jak sekwencjonowanie genów – więcej wiedzy, szybsze obliczenia i mniej-drogie maszyny. Ale także „jest więcej biletów na przejażdżkę dostępnych”- więcej możliwości startowych, mówi McDowell.
Wszystko to sprawia, że przestrzeń orbitalna jest coraz bardziej zatłoczona.
Jest wiele bliskich pominięć – z inżynierami odgrywającymi rolę kontroli ruchu lotniczego z Ziemi, manewrującymi satelitami z drogi, jak trzeba. Właściciele satelitów zostali poproszeni przez NASA, wśród innych agencji kosmicznych, o podjęcie kroków w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa, że dzisiejsza cenna maszyna latająca nie stanie się jutro pływającym wiadrem śmieci. To się robi przez popychanie niskich orbiterów do strefy wypalenia lub celowe rozbijanie dużych satelitów na południowym Pacyfiku, McDowell mówi.
W międzyczasie Ziemia może osiągnąć swoją pojemność dla orbitujących obiektów.
Tak jak ludzie stali się bardziej świadomi potrzeby zarządzania środowiskiem ziemskim, „będziemy musieli poważnie podejść do ekologii bliskiej przestrzeni kosmicznej”, mówi McDowell.
Twoja kolej, by zapytać Smithsonian
.