Az elmúlt öt évben megháromszorozódott a Föld körüli pályára állított működő műholdak száma, ami példátlan technológiai előrelépés. A legnagyobb növekedés az alacsony Föld körüli pályákon (Low Earth Orbit-LEO, 2000 km magasságig) történt, ahol az adat- és hangszolgáltatásokat nyújtó kommunikációs eszközöket helyezték el.
A műholdak használata az elmúlt 70 év során egyre több területen könnyítette meg mindennapjainkat és járult hozzá nagymértékben a tudomány fejlődéséhez. Segítségükkel behálóztuk a világot, megalapozva a mindennapokban mára teljesen természetesnek vett szolgáltatásokat, mint a GPS-t vagy a banki transzfereket. Nekik köszönhetően telefonálunk, internetezünk. A műholdas rendszerekre támaszkodik a tőzsde és a katasztrófavédelem, a katonaság és a légiközlekedés.
Hatalmas fejlődésnek indult a növénytermesztés, időjárás előrejelzés és elérhetővé vált a tengerek, óceánok és a légkör részletes kutatása, mely elengedhetetlen az éghajlatváltozás vizsgálatához is.
Bár a műholdak alapjaiban határozzák meg társadalmaink fejlődését és működését, de ezzel egy időben környezeti hatásuk is jelentős.
A földi rendszerek túlhasználata mellett az elmúlt években sürgető kérdéssé vált az űr fenntarthatósága. Az amerikai Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatal (NOAA) kutatása szerint a növekvő gyakoriságú űrrepülések, melyek célja többek között a műholdak fellövése, jelentős mennyiségű kormot juttathatnak a sztratoszférába, mely a légkör ózonrétegnek otthont adó része. A rakéta kilövések így kihatással lehetnek a sztratoszféra hőmérsékletére és ezáltal a légköri áramlásokra, ezek a folyamatok összességében várhatóan csökkentik az ózon mennyiségét. Az űrrepülések számának növekedése várható az űrturizmus megjelenése miatt is. Az ózonréteg pusztítása mellett ezeknek a luxus utaknak a karbonlábnyoma is jelentős,
az űrturizmushoz köthető üvegházgáz kibocsátás utasonként egy hosszú repülőút akár ötvenszerese.
A rakétákból származó kibocsátások a légkör több szintjén járnak további káros hatással. A felszínhez közel az üzemanyagok nagymennyiségű hőt bocsátanak ki, ami felszín közelében üvegházgázként viselkedő ózon koncentráció növekedéséhez vezet. A légkör magasabb részein az üzemanyagokból származó víz befolyásolhatja a felhőképződést így járulva hozzá a felmelegedéshez.
A működő és inaktív műholdak az űrbéli balesetek, robbanások és ütközések hatására növekvő számú törmeléket termelnek, ami egyre inkább megnehezíti a további ütközések elkerülését. Az űrbéli „forgalmi dugó” fokozódása láncreakciót indíthat el mely akár évtizedekre ellehetetlenítheti a műholdak használatát. Az eszközök életútjának vége további károkat okoz, ugyanis
a Föld légkörébe való visszatéréskor az égési folyamat során keletkező aluminium-oxid okozta kémiai folyamatok is az ózonréteg elvékonyodásához vezetnek.
A környezeti hatások mellett az űrbéli kibocsátások szó szerint nyomot hagynak a Föld légkörén, akadályozva a világűr vizsgálatát. A műholdak nyomvonalai által a csillagászati obszervatóriumok látható és a közeli infravörös tartományban készített képein látható „csíkok” ugyanis akadályozzák a kutatást, és ez a probléma az elmúlt 5 évben egyre fokozódott. Ezért a LEO pályák megtisztításához az újonnan telepítendő műholdak számának mérséklése mellett elengedhetetlen a meglévő űrbéli roncstemető megtisztítása.
Egyre nagyobb a tülekedés odafönn, többek között a Starlink belépése miatt
2022-ben rekordmennyiségű kilövés történt és több mint 2000 új objektum állt földkörüli pályára vagy azon túlra, beleértve a műholdakat, szondákat, leszállóegységeket, személyzettel ellátott űrhajókat és űrállomási repülési elemeket.
Az alacsony szintű Föld körüli pályán jelenleg több mint 7000 aktív műhold kering, ezeknek közel 60%-a az Starlink konstelláció részeként.
A Starlink a világ első és legnagyobb műhold-konstellációja, ami alacsony Föld körüli pályán használ szélessávú internetet, amely képes streaming, online játékok, videohívások és egyebek támogatására. Az Elon Musk rakétagyártó cége, a SpaceX által gyártott műholdas internetes technológia űrbéli dominanciája a katonai hadműveletek esetén is jelentős befolyással bír.
A jövőben a Starlink bővülése várható, már most további 17 ezer műhold felbocsátása van tervben 2030-ig, de egyes becslések szerint a LEO pályán lévő aktív műholdak száma a Starlink és versenytársainak (OneWeb, Iridium, Kuiper stb.) várható bővülése miatt az évtized végére eléri a 100 000-et.
De nemcsak a földi kommunikációról van szó, mivel számos, a bolygó megfigyelésére szánt műholdakat is a LEO pályákon helyeznek el, például a Copernicus program műholdjait is.
A program szolgáltatásai hat csoportba sorolhatók: a Föld légkörére, a tengerekre, óceánokra, a Föld felszínére, az éghajlatváltozással kapcsolatos információkra, valamint a biztonsági és vészhelyzetekre vonatkozó adatokat tesznek mindenki számára elérhetővé. Ez azt jelenti, hogy a Copernicus által gyűjtött adatokat a végfelhasználók a legkülönfélébb területeken számos alkalmazásban felhasználhatják.
A Copernicus rendszere a Sentinel konstelláció műholdjaiból áll, amelyek száma az évtized végére 7-ről mintegy 20-ra nő.
Az aktívak mellett több ezer működésképtelen műhold, továbbá régi rakéták darabjai és egyéb, úgynevezett űrszemét kering 28 ezer kilométer per órás sebességgel néhány száz- néhány ezer kilométerre a fejünk felett.
A műholdak növekvő számával jelentősen megnő a pályamanőverek száma, és ezáltal az ütközések kockázata is. Egy, a Scientific Reports folyóiratban megjelent tanulmány szerint három évvel ezelőtt naponta átlagosan három ütközéselkerülő manővert hajtottak végre. A LEO pályára állított műholdak számának növekedésével azonban az ütközéselkerülő manőverek száma várhatóan drámaian, akár 8 manőverre is nőhet óránként.
A növekvő kockázatok és az esetleges ütközések pedig új űrszemetet generálnak, valamint az ilyen eseményekben érintett műholdak idő előtti nyugdíjazását. Az ütközések elkerülése több ezer dolláros költséggel jár minden alkalommal. Ráadásul a manővereknek tudományos ára is van, ugyanis a folyamat során megszakad a folytonos adatgyűjtés.
Az Európai Űrügynökség (ESA) egy nemrégiben közzétett jelentése szerint több mint 1 millió, 1 cm-nél nagyobb, és több mint 130 millió 1 mm-nél nagyobb űrszemétdarab kering a Föld körül.
A Föld körüli pályán keringő objektumok össztömege továbbá meghaladja a 10 900 tonnát, bár nem minden ilyen törmeléket azonosítottak és osztályoztak. Az ESA becslései szerint eddig összesen több mint 640-re tehető a Föld körüli pályákon bekövetkezett események, robbanások, ütközések száma, amelyek űrszemetet generáltak.
Az ütközésekből származó törmelék miatti zsúfoltságnak egyik fő kockázata a szakirodalomban Kessler-effektusként (vagy Kessler-szindrómaként) ismert folyamat, amelyre Donald J. Kessler, a NASA tudósa hívta fel a figyelmet 1978-ban. Kessler-effektus esetén a Föld körül keringő objektumok sűrűsége elég nagy ahhoz, hogy a köztük lévő ütközések ütközési kaszkádot generáljanak. Ez azt jelentené, hogy minden egyes ütközés további darabkákat hozna létre, amelyek növelik a további ütközések esélyét, létrehozva ezzel egy teljesen ellenőrizhetetlen láncreakciót.
Kessler szerint egy ilyen kaszkád egy bizonyos ponton elszigetelné az űrtől bolygónkat, ami generációkon keresztül gyakorlatilag lehetetlenné tenné a világűr felfedezését, még műholdakkal is.
Az orbitális ütközésekből származó törmelék jelentősen növeli az űrszemét-állományt. Erre példa a 2009. február 10-én 16:56 UTC-kor a Taimir-félsziget (Szibéria) felett 789 km magasságban történt ütközés, amelyet a történelem legsúlyosabb űrbéli ütközéseként tartanak számon. Az amerikai Iridium-33 távközlési műhold (Iridium csillagkép) és egy használaton kívüli orosz katonai műhold, a Kosmos-2251 (Sztrela csillagkép) között történt az ütközés időpontjában több mint 42 ezer kilométer per órás sebességgel.
A NASA jelentése szerint az incidens következtében nagy mennyiségű törmelék keletkezett, és az információk szerint egy évvel a becsapódás után az Amerikai Űrfelügyeleti Hálózat (SSN) több mint 2000 darab, a becsapódásból származó törmeléket katalogizált, ezt a növekedést a lenti grafikon is jelzi. Az említett Scientific Reports tanulmány alábbi grafikonja szerint egy másik szembetűnő kiugró érték a 2007. január 11-én végrehajtott kínai műholdak leszerelésére irányuló tesztből származó orbitális törmelék növekedése.
Sürgető igény a műholdak számának nemzetközi szabályozására
Az űrszemét okozta kockázatok elkerülésének elengedhetetlen része a műholdak számának csökkentése, azonban jelenleg nincs hivatalos szabály, amely határidőt szabna a leszerelt műholdak pályáról való eltávolítására (azaz a légkörbe való visszatérítésére és elégésére).
A pályahulladék csökkentéséről szóló nemzetközi konszenzus 25 éves határidőt szab, ami a jelenlegi körülmények között túl hosszú időhorizont. A Szövetségi Hírközlési Bizottság 2022 szeptemberében elfogadott egy új szabályozást, 5 éves határidőt határozva meg a LEO pályára állított műholdaknak a küldetésük befejezése után történő leszerelésére. Ez az időkeret jóval rövidebb, mint a jelenlegi, és támogatja az alacsony Föld körüli pályák megtisztítására irányuló erőfeszítéseket.
A NASA szerint azonban a műholdak leszerelésére vonatkozó új szabályozás 200 év alatt csak 10%-os csökkenést eredményezne a pályán lévő űrszemét-állományban.
Az erőfeszítéseket ezért különösen a Föld körüli pályák megtisztításának fokozására kell irányítani. A műholdak új generációi 90-95%-os arányban bomlanak szét, amikor újra belépnek a légkörbe, általában irányított manőverek részeként a Nemo-pont felett, ami egy igazi űrtemető Csendes-óceán déli részén.
A műholdak korábbi generációinak eltávolítására az elmúlt években számos projektet indítottak, azonban ezek nagyrészt még gyerekcipőben járnak és igen költségesek. Az ESA első műhold eltávolítására irányuló manővere 2025-ben várható a svájci ClearSpace startup technológiáját felhasználva. A szerkezet a súrlódásgravitáció mentes térben mintegy 28 ezer kilométer per órával „úszó” törmeléket a tervek szerint elkapja, lelassítja és a Némó pont felett visszalöki a légkörbe.
Űrturizmus helyett a valódi problémával kellene foglalkozni
A nemzetközi egyezmények alapján minden nemzetnek egyformán joga van a világűr használatához és felfedezéséhez, így napjainkra több mint 90 ország folytat ilyen tevékenységet. A LEO kontroll nélküli teleszemetelése az ember okozta globális felmelegedéshez hasonló veszélyeket rejt és az éghajlatváltozáshoz hasonlóan a probléma megoldására nemzetközi együttműködésre és forrásokra van szükség a mérsékléshez és az alkalmazkodáshoz.
Az űr fenntartható használata helyett azonban ellenkező folyamat zajlik épp, és a tudományos és telekommunikációs eszközök mellett az űrturizmus jelensége terheli tovább az éghajlati rendszert és a világűrt. A tesztjáratok után augusztus 10-én elindul majd az első járat a Virgin Galactic fedélzetén a világűr felfedezésére. Egy kutatócsoport vizsgálta a Virgin Galactic és más hasonló cégek ajánlatainak környezeti hatásait és megállapította, hogy a rakéták által kibocsátott korom mennyisége várhatóan több mint megduplázódik három évnyi űrturizmus után. Továbbá
a rakéták által kibocsátott részecskék csaknem 500-szor hatékonyabban tartják vissza a hőt a légkörben, mint az összes többi felszíni vagy légkiközelekdésből származó koromforrás együttvéve, fokozott melegítő hatást fejve ki. Az űrturizmus hatása továbbá alááshatja az ózonréteg helyreállítására irányuló törekvéseket is.
Az űrkutatás és űrutazás kétségkívül az emberiség egyik csúcsteljesítménye, aminek rengeteget köszönhetünk. Ha azonban roncstemetőt és turistapradicsomot csinálunk a Föld körüli világűrből, akkor azzal csak tovább bővítjük a problémák és kockázatok listáját, amivel meg kell küzdenünk.
A cikk regionális partnerünkkel, az Infoclimával együttműködésben készült, Cristian Omat témába vágó cikke alapján, mely itt olvasható.
Borítókép: Zsúfoltság a Föld körüli pályán. Forrás: ESA
