science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Waarom het opruimen van ruimteafval een bedreiging voor de nationale veiligheid kan zijn

Ruimtepuin in een baan om de aarde zorgt voor een gevaarlijke hindernisbaan voor satellieten en astronauten. Krediet:gestippelde Yeti / Shutterstock.com

Als wetenschapper op het gebied van internationale betrekkingen die ruimterecht en beleid bestudeert, Ik ben me gaan realiseren wat de meeste mensen niet ten volle waarderen:omgaan met ruimteschroot is evenzeer een kwestie van nationale veiligheid als een technische.

Het is naïef om het puin dat rond de aarde cirkelt te beschouwen als slechts een obstakel op het pad van menselijke missies. Aangezien activiteiten in de ruimte diep geworteld zijn in de geopolitiek op aarde, de verborgen uitdaging van het puin is de militarisering van ruimtetechnologieën die bedoeld zijn om het op te ruimen.

Om duidelijk te zijn, ruimtepuin brengt aanzienlijke risico's met zich mee; echter, om die risico's te begrijpen, Ik moet uitleggen wat het is en hoe het wordt gevormd. De term "ruimtepuin" verwijst naar ter ziele gegane door mensen gemaakte objecten, overblijfselen van activiteiten die teruggaan tot de begindagen van het ruimtetijdperk. In de loop van de tijd is die definitie uitgebreid met grote en kleine dingen zoals afgedankte boosters, gepensioneerde satellieten, overgebleven stukjes en beetjes van ruimtevaartuigen, schroevendraaiers, gereedschap, bouten en moeren, scherven, verloren handschoenen, en zelfs verfvlekken.

Vanaf de 23, 000 stukjes puin in een baan om de aarde die groter zijn dan 5-10 centimeter die we kunnen volgen en catalogiseren, tot de honderden miljoenen die we niet kunnen, het lijdt geen twijfel dat zowel grote als kleine objecten die met dodelijke snelheden rondsuizen de vooruitzichten voor civiele, commerciële en militaire missies in de ruimte. Je mag uit elkaar halen wat de film "Gravity" fout heeft gedaan, maar wat het onvergetelijk goed deed, was het gevoel van verwoesting veroorzaakt door een orbitale puinwolk die apparatuur vernietigde en drie astronauten doodde bij een botsing. Ongeacht de grootte, ruimtepuin kan dodelijk zijn voor zowel mens als machine.

Vanaf begin 2018 is de European Space Agency (ESA) schat dat er ongeveer 500 break-ups zijn geweest, botsingen, explosies of andere fragmentatie-gebeurtenissen tot nu toe die ruimtepuin opleverden. Sommige van deze gebeurtenissen worden veroorzaakt door ongevallen. NASA rapporteerde de allereerste bekende botsing tussen twee objecten in de ruimte in juli 1996, toen een Europese booster in botsing kwam met een Frans ruimtevaartuig. Dat incident creëerde een nieuw stuk puin, die zelf prompt werd gecatalogiseerd. Maar ongevallen kunnen ook een grote impact hebben op het vergroten van de puinwolk. In 2009, voor de eerste keer ooit, een functionerende Amerikaanse communicatiesatelliet, Iridium-33, in botsing kwam met een niet-functionerende Russische, Kosmos-2251, terwijl ze allebei het uiterste noorden van Siberië passeerden. Deze enkele crash genereerde meer dan 2, 300 brokstukken.

Een door de computer gegenereerde afbeelding van objecten in een baan om de aarde die momenteel worden gevolgd. Ongeveer 95 procent van de objecten in deze illustratie zijn orbitaal puin, d.w.z., geen functionele satellieten. De stippen vertegenwoordigen de huidige locatie van elk item. De orbitale puinstippen worden geschaald volgens de afbeeldingsgrootte van de afbeelding om hun zichtbaarheid te optimaliseren en worden niet geschaald naar de aarde. De afbeelding geeft een goede visualisatie van waar de grootste orbitale puinpopulaties bestaan. Krediet:NASA

Natuurlijke fragmentatie versus opzettelijke vernietiging

Ruimtepuin kan ook worden aangetast door het uiteenvallen van oudere ruimtevaartuigen. In februari 2015 een Defense Meteorological Satellite Program (DMSP-F13) ruimtevaartuig, genaamd VS 109, die 20 jaar eerder was gestegen, ontploft als gevolg van een batterijstoring. Het kan hebben bijgedragen tot 100 stukken puin die werden gevolgd door militaire radars op aarde, en mogelijk ook 50, 000 scherven groter dan 1 millimeter die tracking trotseerden omdat ze te klein waren. Vanwege de oorspronkelijke grote hoogte van de satelliet, al die fragmenten zullen tientallen jaren in een baan om de aarde blijven, risico's vormen voor andere ruimtevaartuigen. In november 2015 opnieuw vanwege een mogelijke batterijstoring, een andere ontmantelde Amerikaanse weersatelliet, NOAA-16, brokkelde af en voegde 136 nieuwe objecten toe aan de puinwolk.

Opmerkelijk, puin zelf kan ook fragmenteren. In februari 2018, een afgedankte tank uit de bovenste trappen van een Oekraïens-Russische Zenit-3F-raket gefragmenteerd.

Puin kan ook weer op aarde vallen, hetzij door natuurlijk orbitaal verval of gecontroleerde terugkeer. Gelukkig komen de meeste van dergelijke vallende brokstukken terecht in de oceanen van de aarde. Maar soms niet, en deze zeldzame gebeurtenissen kunnen de komende jaren een groter gevaar worden naarmate de puinwolk groter wordt, en naarmate de geprojecteerde vloot van commerciële kleine satellieten werkelijkheid wordt. Onlangs, Naar verluidt zijn delen van de Zenit-raketresten bij een noodlanding in Peru terechtgekomen. Een van de meest recente dergelijke gebeurtenissen vond plaats in oktober 2018. Het Amerikaanse leger identificeerde een brandstoftank van een tien jaar oude Iridium-satelliet die neerstortte in een walnotenboomgaard in Hanford, Californië.

Dan zijn er de veel gepubliceerde opzettelijke gebeurtenissen die bijdragen aan de puinwolk. In 2007, China gebruikte een grondraket om zijn eigen verouderde weersatelliet uit te schakelen. de Fengyun-1C. Dit evenement heeft naar schatting 3, 400 stukjes puin die tientallen jaren zullen blijven bestaan ​​voordat ze vergaan.

China's acties werden algemeen gezien als een anti-satelliettest (ASAT), een signaal van de groeiende militaire ruimtecapaciteiten van het land. De mogelijkheid hebben om een ​​satelliet neer te schieten om een ​​militair voordeel terug op aarde te krijgen, legt de fundamentele aard van de dreiging bloot:degenen die het meest afhankelijk zijn van ruimtemiddelen - namelijk, de Verenigde Staten, met naar schatting 46 procent van het totaal 1, 886 satellieten die momenteel in gebruik zijn – zijn ook het meest kwetsbaar voor het opzettelijk gecreëerde ruimteschroot. Het lijdt geen twijfel dat de agressor in zo'n scenario ook zal verliezen, maar die bijkomende schade kan de moeite waard zijn als je zwaardere, ruimteafhankelijke rivaal een meer verlammende klap krijgt.

Brandstoftank van een Iridium-satelliet die in 1997-1998 werd gelanceerd, kwam opnieuw in de atmosfeer van de aarde terecht en stortte neer in een boomgaard in Californië, waar hij eind oktober 2018 werd ontdekt. ​​Credit:Kings County Sheriff's Office

Stealth 'counterspace race'

De reeks overheids- of commerciële oplossingen om orbitaal puin tegen te gaan - of het nu gaat om lasers, netten, magneten, vastbinden, robotarmen of in een baan om de aarde draaiende dienstsatellieten - hebben alleen maar de vooruitzichten voor een heimelijke race om dominantie in de ruimte aangewakkerd.

Dezelfde technologie die het puin opvangt, zapt of wegsleept, kan hetzelfde doen met een functionerend ruimtevaartuig. Aangezien niemand zeker kan zijn van de bedoeling achter dergelijke voorgestelde "commerciële" technologieën voor het opruimen van ruimteschroot, regeringen zullen racen om hun concurrenten op de markt voor te blijven. Het maakt uit hoe en met welke bedoeling je ruimtepuin tegengaat met technologieën voor tweeërlei gebruik, en meer nog in een tijd van verandering in de wereldorde. Zowel de oude als de nieuwe ruimtemachten kunnen hun militaire bedoelingen gemakkelijk verhullen in legitieme zorgen over, en mogelijk commerciële oplossingen voor, puin gevaren. En er zijn nu een aantal open beoordelingen over technologieën voor het verwijderen van ruimteafval die kunnen dienen als militaire programma's, zoals lasers of jagers.

Deze fusie van de markt en het leger is geen samenzwering maar een realiteit. Als je een grote mogendheid bent zoals de Verenigde Staten die sterk afhankelijk is van ruimtemiddelen, zowel op economisch als op militair gebied, dan ben je kwetsbaar voor zowel orbitaal puin als de technologieën die worden voorgesteld voor het opruimen ervan. En zowel je bondgenoten als je rivalen weten het.

Zo zijn we in een counterspace race beland, wat in niets lijkt op de ruimterace van je grootvader. Op een fundamentele manier, deze nieuwe race weerspiegelt de vluchtige geopolitiek van tegenwoordige of bijna-peerconcurrenten, en er is geen ontkomen aan in elk domein. Net als op aarde, in de kosmos 's werelds grootste ruimtemachten - de Verenigde Staten, China, Japan, Rusland, India - zijn overgestapt van louter situationeel bewustzijn in de ruimte naar volledig bewustzijn van de strijdruimte. Als de zaken bij de les blijven, toevallige of opzettelijke gebeurtenissen waarbij orbitaal puin is betrokken, staan ​​​​klaar om vreedzame vooruitzichten in de ruimte te verwoesten.

Hoe gaan we dan verder zodat de ruimte veilig blijft, duurzaam en veilig voor alle machten, groot of klein? Dit is geen taak die een enkele natie - hoe groot ook - met succes alleen kan uitvoeren. De oplossingen moeten niet alleen technologisch of militair zijn, of. Om vreedzame oplossingen te laten duren, afschrikking en diplomatie, evenals het publieke bewustzijn, zal proactief moeten worden gesmeed door 's werelds ruimtemachten, leiders en denkers.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.