De huidige niveaus van ruimteactiviteit zijn mogelijk niet duurzaam, zelfs zonder de introductie van zogenaamde 'mega-constellaties, ' heeft een nieuwe studie van de Universiteit van Southampton aangetoond.

Professor Hugh Lewis zal de afgevaardigden op de eerste International Orbital Debris Conference vertellen dat het handhaven van slechts een kleine populatie van satellieten in een baan om de aarde op een hoogte van meer dan 1000 km zou kunnen leiden tot meer botsingen en de exponentiële groei van ruimteschroot. Om het erger te maken, tegenmaatregelen die algemeen worden erkend om gevaren te voorkomen, zouden de kans op botsingen elders in een baan zelfs kunnen vergroten, hij zal toevoegen.

Er zijn momenteel ongeveer 34, 000 volgbare objecten in een baan rond de aarde, waarvan vele geconcentreerd in een smalle band onder 2000 km hoogte. Het Inter-Agency Space Debris Coordination Committee heeft deze band aangewezen, gewoonlijk Low Earth Orbit genoemd, als een beschermd gebied vanwege het belang ervan voor ruimtevluchten. De IADC heeft ook een aantal richtlijnen voor de beperking van ruimteschroot vastgesteld die van toepassing zijn op deze regio, in het bijzonder de '25-jarige regel' die satellietexploitanten opdraagt ​​om de tijdsduur van hun ruimtevaartuigen in het beschermde gebied na het einde van hun missie te verkorten. Het was duidelijk dat deze maatregelen het ontstaan ​​van nieuw ruimteafval in het beschermde gebied zouden voorkomen.

Professor Lewis gebruikte het ultramoderne ruimtepuinmodel van de Universiteit van Southampton om te kijken hoe de volgbare ruimtepuinpopulatie zou kunnen reageren als de mitigatierichtlijnen wijdverbreid zouden worden aangenomen en de recente ruimteactiviteit ongewijzigd zou blijven.

In plaats van zich te concentreren op de komende 200 jaar ruimteactiviteit, zoals vele andere onderzoeken hebben gedaan, Professor Lewis keek naar de impact in de komende 1000 jaar.

De resultaten toonden aan dat, hoewel de meeste nieuwe satellieten worden ingezet op hoogten ver onder de 1000 km, het kleine aantal dat daarboven wordt gelanceerd, is voldoende om een ​​​​botsingscascade aan te drijven - een reeks botsingen die zich in een steeds sneller tempo voordoen waardoor de populatie ruimtepuin exponentieel toeneemt.

Professor Lewis zei:"De simulaties omvatten lanceringen die minder dan 20 satellieten per jaar in een baan om de aarde brachten op hoogten boven 1000 km en slechts een of twee daarvan bleven daar nadat de '25-jarige regel' was toegepast op de anderen. Zelfs met onze beste tegenmaatregelen, dit was genoeg om de hoeveelheid ruimtepuin daar ongecontroleerd te laten groeien."

Over dit botsingscascadescenario wordt al meer dan 40 jaar gesproken, sinds NASA het gevaar identificeerde, maar recent onderzoek had gesuggereerd dat de mitigatierichtlijnen dit zouden kunnen voorkomen en de groei van de ruimtepuinpopulatie kunnen beheersen.

"Het probleem is dat onze beste tegenmaatregelen het tempo van de botsing zo vertragen dat het onmogelijk is om waar te nemen in de huidige 200-jarige simulaties. Door ze uit te breiden tot 1000 jaar, de ware en bijna onvermijdelijke aard van het probleem werd onthuld."

Professor Lewis ontdekte dat de frequentie van catastrofale botsingen - waarbij een satelliet volledig wordt vernietigd - elke 200 tot 300 jaar verdubbelt op hoogten boven 1000 km.

"Aan het begin van een simulatie, ongeveer elke 50 jaar vonden catastrofale botsingen van meer dan 1000 km plaats. Aan het eind, het interval was teruggebracht tot zes jaar, ondanks het feit dat er elk jaar slechts één of twee satellieten aan deze regio waren toegevoegd. Dit resultaat laat echt zien hoe gevoelig de puinpopulatie is voor onze voortdurende ruimteactiviteit."

Het onderzoek bracht ook een onaangename verrassing aan het licht. Terwijl de '25-jarige regel' de aanvaring boven 1000 km duidelijk vertraagde, het leidde tot een aanzienlijke toename van catastrofale botsingen lager in het beschermde gebied.

Om te voldoen aan de '25-jarige regel' in de simulaties, elke satelliet die op een hoogte van meer dan ongeveer 600 km in een lage baan om de aarde werd gelanceerd, voerde aan het einde van hun missie een manoeuvre uit. Deze manoeuvres zorgden voor extra verkeer onder de 600 km, wat leidde tot een grote toename van het aantal aanrijdingen.

Professor Lewis zei:"Bij ongeveer een kwart van alle catastrofale botsingen die in de simulaties werden gezien, waren satellieten betrokken die met succes aan de '25-jarige regel' hadden voldaan. Als we alleen kijken naar botsingen waarbij hele, of intact, satellieten, dan stijgt het aantal tot tweederde."

Dit zal een punt van zorg zijn voor organisaties zoals het Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, volgens professor Lewis.

"Iets waarvan werd gedacht dat het onze meest effectieve tegenmaatregel was, blijkt een potentiële bron van botsingen te zijn. Hoewel deze specifieke botsingen niet noodzakelijkerwijs zullen leiden tot de ongecontroleerde groei van de populatie ruimtepuin, kunnen ze een aanzienlijk veiligheidsprobleem vormen voor satellieten die om te werken onder 600 km hoogte, inclusief enkele grote sterrenbeelden."