Com l'òrbita terrestre baixa es converteix en un munt d'escombraries

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

El rastre d'escombraries de l'home fa temps que s'ha estès més enllà del planeta, molt a l'espai. Mentre els activistes i els polítics decideixen què fer amb les deixalles domèstiques a la Terra, tones d'equips que s'han utilitzat s'acumulen en òrbites.

Anem a esbrinar de què estan fets els abocadors espacials, on es troben i si ens poden caure restes "celestials" al cap (spoiler: això ja ha passat).

Quina mena d'escombraries vola a l'espai

L'era espacial va començar amb el llançament del primer satèl·lit artificial el 1957. Des de llavors, la humanitat ha llançat molts coets i ha posat gairebé 11.000 satèl·lits en òrbita. En els últims anys, el nombre de missions espacials ha augmentat espectacularment. Ara l'espai proper a la terra està sent explorat no només pels estats: empreses privades i organitzacions sense ànim de lucre s'han sumat al negoci. La càrrega a les òrbites està creixent.

Com va canviar el nombre d'objectes a l'espai proper a la terra

Tanmateix, els satèl·lits, com qualsevol altra tècnica, es trenquen i queden obsolets. Són substituïts per nous dispositius, i els dispositius fallits es veuen obligats a viure la seva vida en òrbita en forma de ferralla. Als voltants propers i llunyans del nostre planeta han aparegut "abocadors".

Tots els objectes tècnics inoperables i els seus fragments es classifiquen com a deixalles espacials. La major part es gasta etapes de coets, satèl·lits antics i els seus fragments. Malgrat els constants llançaments de nous dispositius, els satèl·lits que funcionen en òrbites són molt menys que "residus". Segons estimacions de l'Agència Espacial Europea (ESA), hi ha 128 milions de petits residus a l'espai proper a la terra, la mida dels quals no supera un centímetre, 900 mil fragments d'1 a 10 cm i 34 mil - més de 10 cm. Per comparació: només hi ha 3 satèl·lits en funcionament, 9 mil.

La humanitat utilitza més activament l'òrbita terrestre baixa (200-2000 km sobre el nivell del mar). Aquesta part de l'espai exterior és la més "densament poblada" i alhora la "més bruta". A una altitud de 650-1000 km, es troba el primer "abocador": aquí "viuen" vehicles antics, restes de diverses mides i satèl·lits militars amb instal·lacions nuclears. Aquestes altures per a l'emmagatzematge d'objectes potencialment perillosos no es van escollir per casualitat: poden estar-hi durant uns dos mil anys. El segon "lloc de prova" oficial es troba a una altitud d'uns 36.000 km: s'envien tots els satèl·lits que han servit des de l'òrbita geoestacionària.

Tanmateix, les deixalles espacials "volen" no només en llocs especialment designats per a això. Una col·lisió amb deixalles a l'espai proper a la terra pot ocórrer en qualsevol lloc, perquè és gairebé impossible predir el moviment de petites partícules. Però és realment possible esquivar grans fragments: la majoria d'ells estan sent observats per les agències espacials mundials. Si en els propers anys empreses com SpaceX, OneWeb i Amazon despleguen milers de satèl·lits de comunicació a la Terra, els especialistes hauran de controlar el moviment en òrbites amb molta més atenció per evitar accidents.

Qui fa un seguiment de les runes a l'espai

Segons l'ESA, les xarxes d'observació espacial només rastregen regularment 28.000 deixalles especialment grans. La xarxa de vigilància espacial dels EUA és un dels principals serveis d'anàlisi de trajectòries de deixalles espacials. Els experts mantenen un catàleg on s'introdueixen objectes de més de 5-10 centímetres de l'òrbita terrestre baixa i restes a partir de 30 centímetres situats a prop del geoestacionari.

Als Estats Units, hi ha altres centres que recullen i processen dades no només sobre “residus”, sinó també sobre dispositius operatius. Les seves geolocalitzacions es publiquen de domini públic al recurs Space Track, i des de Twitter del 18è Esquadró de Control Espacial, podeu conèixer la destrucció de determinats vehicles. A partir d'aquesta informació, es va crear un mapa en línia Stuff in Space, que mostra en temps real la posició dels satèl·lits (punts vermells), els cossos de coets (blau) i les restes espacials (grises). El mapa s'actualitza cada dia i demostra clarament l'estreta "relació" entre els dispositius operatius i els "residus".

Els països d'Europa, Rússia i la Xina també observen moviments a les "pistes" espacials mitjançant telescopis o radars geoestacionaris. Les col·lisions en òrbita són rares, gràcies als serveis que calculen la probabilitat d'accidents.

D'on provenen les deixalles espacials?

Tot i que les col·lisions a l'espai són rares, afecten seriosament el creixement dels "abocadors celestials". Un dels accidents espacials més greus es va produir el 2009: el satèl·lit de comunicacions nord-americà Iridium i l'aparell militar rus inoperant "Kosmos-2251" no es van poder dispersar. La seva "reunió" va donar lloc a un gran núvol de petits residus i més d'1, 5 mil fragments grans, que fins avui romanen a l'espai proper a la terra.

Els investigadors anomenen les explosions com la principal raó de la formació de deixalles espacials. Molt sovint es produeixen a causa de fuites o escalfament de combustible, que roman als dipòsits de les etapes superiors ja gastades, les últimes etapes de coets i satèl·lits. L'equip explota a causa de defectes de disseny o de l'impacte del dur entorn espacial. Per exemple, el 2018 les etapes superiors russes i americanes "Fregat" i "Centaur" es van estavellar en òrbita, el 2012 el nostre "Briz-M" es va dispersar en fragments. El març de 2021, un vell satèl·lit meteorològic nord-americà va explotar i fa un any una etapa del coet soviètic Cyclone-3, que feia 29 anys que estava a l'espai proper a la Terra, es va convertir en 75 fragments a la deriva.

Les proves d'armes antisatèl·lit deixen un gran rastre de runes. El 2007, la Xina va destruir el seu propi Fengyun-1C amb un míssil de mig abast a una altitud de 865 km. Format al voltant de 3, 5 mil objectes grans i un nombre incomptable de fragments de fins a 5 centímetres. El 2019, l'Índia també va disparar un coet al seu satèl·lit: uns 400 residus escampats en òrbites que van des dels 200 als 1600 km.

Els especialistes de l'ESA van analitzar més de 560 casos de destrucció de dispositius. Com assenyalen, hi ha altres motius per a la formació de deixalles espacials a les òrbites. Sovint, algunes de les seves parts es desconnecten de l'aparell, es destrueix per imperfeccions de l'estructura o falla en interactuar amb l'atmosfera terrestre.

Motius per a la destrucció de naus espacials

El 2020, els especialistes de RS Components van analitzar quina de les potències espacials ocupava l'espai amb més força que altres. Va resultar que la major part de les restes rastrejades avui pertany a Rússia i als països de la CEI: 14.403 fragments. En segon lloc es troben els Estats Units (8734), en tercer lloc - la Xina (4688).

Per què els abocadors espacials són perillosos

Els satèl·lits moderns estan equipats amb protecció contra micrometeorits i deixalles espacials, però "l'armadura" no sempre estalvia. Els residus de l'explosió continuen movent-se a una velocitat inicial. Com que no hi ha força de fricció perceptible a l'espai i la gravetat habitual no actua, pràcticament no s'alenteixen.

La seva velocitat pot arribar als 8-10 km/s, que és gairebé set vegades més ràpid que una bala. Els cops dels fragments més lents també poden ser fatals. Les peces de més de 10 cm de mida són capaços de destruir completament avions. Les col·lisions amb fragments de més d'1 cm pertorben el funcionament de la nau espacial o provoquen explosions d'objectes inoperants. Les partícules mil·limètriques en la majoria dels casos deixen esquerdes i estelles a les carcasses.

El 2016, una petita runa de la mida d'un punt de pols va deixar una boqueta de 7 mm al vidre de la finestra de l'ISS. Les col·lisions amb qualsevol fragment de runa són perilloses per a l'estació espacial, perquè es mou en òrbita a una velocitat de més de 7,6 km/s. L'ISS realitza regularment maniobres evasives i corregeix la seva òrbita: els panells antimeteorits no són capaços de protegir la tripulació en una col·lisió amb grans deixalles. De vegades, els cosmonautes es veuen obligats a evacuar l'estació i esperar el moment d'una aproximació perillosa a les deixalles espacials a la nau espacial Soiuz, per tal de sortir ràpidament de la "nau que s'enfonsa" si cal.

La majoria de les maniobres de les naus espacials es fan per evitar "trobades" amb deixalles. Aquestes accions són costoses. Els experts passen hores calculant riscos i planificant una nova trajectòria. En el moment de la maniobra es consumeix combustible, que has d'emportar "en reserva", i els aparells "estan inactius" -no transmeten les dades necessàries per als investigadors.

Per als que estan a la Terra, les deixalles espacials no representen una amenaça greu. Els petits dispositius aconsegueixen cremar-se a l'atmosfera, mentre que grans parts gastades de coets o satèl·lits, per regla general, baixen al llarg d'una trajectòria determinada cap a l'oceà Pacífic o cap a territoris deshabitats al Kazakhstan. Només una vegada els residus espacials creats per l'home van colpejar una persona. El 1997, un naufragi d'un vehicle de llançament American Delta II va caure sobre Lottie Williams, resident d'Oklahoma. La noia es va decebre en saber que no es tractava d'un tros d'estrella que li va caure sobre l'espatlla, sinó d'un fragment d'un dipòsit de combustible.

El consultor científic de la NASA Donald Kessler va fer una predicció desagradable el 1978. Posteriorment, el fenomen descrit per ell va ser anomenat "síndrome de Kessler". Segons l'astrofísic, algun dia la concentració de "residus" a l'espai augmentarà tant que el nombre d'accidents començarà a créixer sense control. Els residus s'estavellaran contra els avions i es trencaran a trossos i "atacaran" altres objectes. Piles de ferralla deixaran inutilitzables les òrbites inferiors i apareixerà un cinturó d'escombraries al voltant de la Terra, que recorda els anells de Saturn. Alguns experts creuen que ja s'ha assolit la concentració crítica d'objectes artificials en òrbita.