Vad som går upp måste komma ner, eller hur? Det är inte nödvändigtvis sant i rymden, där satelliterna svärmar runt planeten, låsta av hastigheter som hjälper till att besegra gravitationens nedåtgående dragningskraft.
Och även om satelliterna kommer ner oftare nuförtiden – oftast som ett resultat av ett liv med planerad föråldring – så har en del av dem svävat runt i åratal, om inte decennier, utan att ha ett förprogrammerat datum för att återvända till jorden. Och det är en oreda i omloppsbanan.
Vad är det då som håller dem i omloppsbana? Satelliter – det vill säga konstgjorda satelliter, till skillnad från naturliga satelliter som månen – bärs upp i rymden av raketer. Raketen måste flyga 100-200 kilometer över jorden för att komma utanför atmosfären. När raketen har nått en förutbestämd höjd i omloppsbana börjar den flyga i sidled med hastigheter på upp till 18 000 kilometer i timmen, säger Jonathan McDowell, astronom vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massachusetts.
Raketen stängs av och släpper av sin nyttolast – satelliten – som nu befinner sig i samma omloppsbana och susar iväg i samma hastigheter. Jorden kröker sig bort medan både raketen och satelliten ”faller” runt jorden. Satelliten stannar i denna bana så länge den håller sin hastighet för att hålla sig i balans med motvinden.
På dessa höjder är atmosfären precis tillräckligt tunn för att förhindra att satelliten brinner upp – vilket den gör om den sjunker lägre och möter tjockare luft, vilket orsakar större motvind och därmed större friktion.
De flesta satelliter släpps i ett område på upp till 2 000 km över jorden. Satelliterna i den mycket låga delen av detta intervall stannar vanligtvis bara uppe i några veckor till några månader. De stöter på friktionen och smälter i princip, säger McDowell.
Men på höjder på 600 km – där den internationella rymdstationen kretsar – kan satelliterna vara uppe i årtionden. Och det är potentiellt ett problem. De färdas så snabbt – 5 mil per sekund – att deras ”fotavtryck” kan vara hundratals mil långt. ”När man tänker på att de är så stora ser rymden plötsligt inte längre lika tom ut”, säger McDowell.
Den första satelliten sköts upp av det forna Sovjetunionen i slutet av 1957. Sputnik-1 blev en ikon för modernitet och sporrade USA att ytterligare påskynda sina egna rymdforskningsplaner. Bara några månader efter Sputnik sköt USA upp Explorer-1. Under de mellanliggande decennierna har tusentals satelliter förts upp i rymden.
McDowell håller noga koll på vad som händer. Enligt hans beräkningar finns det cirka 12 000 delar av rymdskrot och flera tusen satelliter i omloppsbana, varav drygt tusen fortfarande är aktiva. Den aktiva siffran ”är dock osäker, eftersom övervakning av radiosändningar från dessa satelliter till deras ägare inte görs i stor utsträckning – utom kanske av National Security Agency – och ibland berättar ägarna, särskilt de militära, inte för mig när deras satelliter har stängts av”, säger McDowell.
Omkring en tredjedel av satelliterna ägs av olika militärer, av vilka en tredjedel till hälften används för övervakning, säger han. Ytterligare en tredjedel är civilägda och den sista tredjedelen är kommersiella. Ryssland, USA, Kina och Europa är de viktigaste aktörerna i uppskjutningsbranschen, men många andra länder har kapacitet eller håller på att utveckla den. Och dussintals länder har byggt sina egna satelliter som startas av andra nationer eller kommersiella rymdföretag.
Och trenden är att sända upp enheter med lång livslängd – i genomsnitt 10-20 år. Dessutom stannar pensionerade eller döda satelliter oftast kvar i omloppsbana och drivs av solpaneler.
Och det finns en ny trend: den växande verksamheten med ”personliga” satelliter. Dessa mikrosatelliter har till stor del utvecklats och använts av universitet, men åtminstone ett företag säljer direkt till allmänheten och det finns också D.I.Y.-sajter.
Spridningen av satellitteknik drivs delvis av samma faktorer som har resulterat i spridningen av annan tidigare sofistikerad teknik, t.ex. gensekvensering – mer kunskap, snabbare beräkningsmetoder och mindre kostsamma maskiner. Men det finns också ”fler biljetter att åka med” – fler uppskjutningsmöjligheter, säger McDowell.
Allt detta gör att det blir alltmer trångt i omloppsbanan.
Det förekommer många nära olyckor – med ingenjörer som spelar rollen som flygledare från jorden, och som vid behov manövrerar satelliterna ur vägen för skada. Satellitägarna har uppmanats – bland annat av NASA och andra rymdorganisationer – att vidta åtgärder för att minska sannolikheten för att dagens värdefulla flygmaskin inte ska bli morgondagens svävande hink med skräp. Detta görs genom att man driver låga satelliter i omloppsbana in i utbränningszonen eller genom att avsiktligt krascha stora satelliter i södra Stilla havet, säger McDowell.
Under tiden kan det hända att jorden håller på att nå sin kapacitet för objekt i omloppsbana.
På samma sätt som människorna har blivit mer medvetna om behovet av att förvalta den jordiska miljön, ”kommer vi att behöva ta ekologin i det nära yttre rymden på allvar”, säger McDowell.
Det är din tur att fråga Smithsonian