Version of this text written in English long time ago.
Svemirski otpad je naziv za otpad u Zemljinoj orbiti koji ukljčuje neispravne satelite, delove raketa, deliće satelita ali i razne druge objekte izgubljene tokom svemirskih šetnji. Najstariji poznati svemirski otpad je Vanguard 1 istraživački satelit (1958-1964). U toku prve svemirske šetnje Edvard Vajt izgubio je rukavicu koja je ostala u orbiti krećući se oko Zemlje brzinom 28 000 km/h
Kao i sateliti, nisko-orbitirajući otpad kreće se oko Zemlje brzinom oko 30 000 km/h orbite ovih objekata se razlikuju po pravcu, orbitalnoj ravni i brzini, ali i pored svega toga sudari su neizbežni. Pri ovakvkim brzinama čak i minijaturni delovi svemirskog otpada predstavljaju ozbiljnu pretnju za satelite, letelice i astronaute.
Zemljino gravitaciono privlačenje otklanja deo orbitalnog otpada koji pada na Zemlju ili sagori u atmosferi. Procenjeno je da u proseku na zemlju padne jedan komad svemirskog otpada dnevno.
Broj krhotina u orbiti procenjen pomoću ESA-inih statističkih modela:
750 000 objekata izmedju 1 cm i 10 cm
166 miliona objekata izmedju 1 mm i 1 cm
Kako se verovatnoća sudara povećava sa brojem otpada, postoji kritična gustina nakon koje se otpad brže stvara nego što se prirodnim putem uništi. Tada dolazi do Keslerovog sindroma na šta je upozorio Donald Kesler u svom teorijskom radu još 1978. godine.
Keslerova analiza dovela je do zaključka da se količina svemirskog otpada može svrstati u tri kategorije:
- kategorija – broj krhotina u orbiti je mali tako da je nastanak novog otpada sporiji nego vreme njihovog uništenja pa ovaj problem nije zabrinjavajući.
- kategorija – sve više otpada dovodi do povećanog broja i sve učestalijih sudara
- kategorija – brzina nastanka otpada je veća od brzina raspada dovodeći do lančane reakcije (Keslerov sindrom).
Podela otpada
Svemirski otpad obično delimo na velike i male krhotine. Pod veličinom se ne misli na stvarni prečnik već na trenutnu mogućnost detektovanja.
za satelite | ||
|---|---|---|
| Veći od 10cm | - Mogu da se prate d - Ne postoji efikasna | |
| Između 1cm i 10cm | - Veći objekti u ovom rangu mogu se pratiti - Ne postoji efikasna zaštita | potpuno uništenje |
| Manji od 1 cm | -Ne mogu se pratiti -Postoji mogućnost zaštite |
Prostorna raspodela svemirskog otpada u orbiti u zavisnosti od visine može se podeliti u tri grupe:
- Nisko-orbitirajući otpad (LEO, ispod 2000 km)
- Srednje-orbitirajući otpad (MEO, između 2000 km i oko 30 000 km)
- Otpad sa geostacionarnom orbitom (GEO, iznad 30 000 km)
Nisko-orbitirajući svemirski otpad
Niska Zemljina orbita je najniža održiva orbita oko Zemlje i proteže se od 160 km do 2000 km. Osim Apolo misija nijedna druga ljudska misija nije napustila nisku Zemljinu orbitu.
U niskoj Zemljinoj orbiti koristi se sunčano-sinhronizovana orbita za putanje svih letelica. Sunčano-sinhronizovana orbita je orbita kod koje je orbitalna ravan satelita uvek pod istim uglom u odnosu na smer Sunca. Takva orbita omogućava posmatranje površine Zemlje uvek u isto lokalno vreme i samim tim pod jednakim uglom osvetljenosti od Sunca.
Svemirski otpad u geostacionarnoj orbiti
Geostascionarna orbita je kružna orbita koja se nalazi iznad ekvatora (inklinacija i=0º) na udaljenosti od 35 786km. Sateliti u ovoj orbiti za posmatrača na Zemlji stalno će održavati isti položaj na nebu.
Za otpad na velikim visinama gde je atmosfersko povlačenje zanemarljivo i krhotine ne mogu da raspadnu u atmosferi. Ovo predstavlja veliki problem u geostacionarnoj orbiti gde su često sateliti grupisani i dele istu orbitu. Orbitalne perturbacije su značajne jer izazivaju longitudinalno pomeranje satelita i precesiju orbita. Aktivni sateliti nastoje da svoju orbitu održe pomoću potisnika, ali ukoliko oni postanu nefunkcionalni može doći do ozbiljnih problema.
Telstar 401 komunikacioni satelit je 1997. godine prestao da radi nakon magnetne oluje i u proseku jednom godišnje ima bliski susret (Pod bliskim susretom smatraju se prolasci na manjim razdaljinama od 50cm.) sa satelitima u funkciji.
Brzine objekata u geostacionarnoj orbiti su male ali bi najverovatnije pri sudaru onesposobio satelit. Do sudara sa velikim satelitima sa solarnim napajanjem došlo za veoma kratko vreme dovodeći do opšte katastrofe. Ovaj scenario je lepo prikazan u filmu "Gravitacija" (Bez komentara na film :))
Da bi se izbegli sudari postavljene su mere bezbednosti koje zahtevaju da svaki novi satelit mora imati mogućnost pomeranja sa svog orbitalnog mesta pred kraj radnog veka izvan geostacionarne orbite.
Međunarodna svemirska stanica (MSS) koristi višeslojni Viplov štit, koji je izumio Fred Whipple 1940. godine. Moderne svemirske stanice koriste razne unapređene varijante ovog štita.
Višeslojni Viplov štit je naprednija verzija Viplovog štita. Slojevi kevlara i nekstela se nalaze između aluminijmskog odbojnika i zida letelice. Ovi dodatni slojevi usitnjavaju, raspršuju i usporavaju oblak krhotina tako da postaje bezazlen po letelicu
Kancelarija za kontrolu trajektorije (Trajectory Operations Officer) je zadužena za pozicioniranje MSS-a i ostalih letelica u poseti MSS-u i upozore na opasnost od sudara.
Američka strategijska komanda(USSTRATCOM) popunjava katalog svih objekata u svemiru uključujući i svemirski otpad, tri puta dnevno upoređuje se trenutna putanja MSS i objekata iz kataloga.
Moguća rešenja
Postoji mnogo predloženih rešenja u vezi sa ovim problemom, ovde ću napomenuti samo projekte koji izgledaju najoptimističnije.
Veliki lovac na satelite
ESA planira da započne misiju pod imenom e.Deorbit 2023. godine. Najverovatniji cilj ove misije biće Envisat satelit, koji nije funkcionalan od 2012. E.deorbit letelice koristiće mrežu ili "robotičku ruku" sa hvataljkama za lov na satelite. A zatim će koristiti sopstveni pogon da zajedno sa uhvaćenim satelitom izgori u atmosferi.
Laserska metla
Visoko energetski snop laserskih zraka može biti najbolje rešenje za otklanjanje svemirskog otpada u opsegu veličina od 1 do 10 cm. Dobro usmeren snop zraka mogao bi da izgura objekat sa trajektorije ili da ga dovoljno uspori da bude zahvaćen gravitacionim povlačenjem i sagori u gornjoj atmosferi. Nedostatak ove metode je degradacija materijala ili slučajan pogodak ispravnih satelita usled greške.
RemoveDEBRIS CubeSat
Ova misija sastoji se od glavne satelitske platforme (~100 kg) koja će izbaciti dva Cubesat satelita kao veštački otpad da demonstrira svoju tehnologiju hvatanja (mrežom, harpunom, navođeno kretanje, usporavanje jedrom)
Svemirski otpad postao je jedan od najvećih problema svemirskog istraživanja u Zemljinoj orbiti. Ne možemo zaustaviti nastanak otpada, ali moramo preduzeti mere predostržnosti da ga smanjimo. Bez efikasnog načina za uklanjanje otpada samo je pitanje vremena kada će nešto udariti u neki od velikih satelita ili ugroziti ljudski život.
Literatura:
