Meer dan de helft van de duizenden satellieten in een baan om de aarde zijn nu ter ziele, en deze opeenhoping van drijvend ruimteschroot is beschreven als een "fataal probleem" voor huidige en toekomstige ruimtemissies en menselijke ruimtereizen.

Volgens de European Space Agency (ESA) reizen naar schatting 130 miljoen objecten kleiner dan 1 cm en 34.000 groter dan 10 cm in een baan om de aarde met snelheden van duizenden kilometers per uur. Een rapport dat dit jaar op de Europese conferentie over ruimtepuin werd gepresenteerd, suggereert dat de hoeveelheid ruimteafval tegen 2100 vijftigvoudig zou kunnen toenemen.

Hoewel veel fragmenten van ruimteafval klein zijn, reizen ze zo snel dat hun impact genoeg energie heeft om een ​​satelliet uit te schakelen of aanzienlijke schade aan ruimtestations te veroorzaken.

Zowel de Hubble-telescoop als de Solar Maximum Mission (SMM) -satellieten hadden gaten ter grootte van een muntstuk door rondvliegend puin en een spiegel op de James Webb-ruimtetelescoop van NASA was beschadigd door micrometeoroïden.

De meeste satellieten zijn niet ontworpen met het einde van hun bruikbaarheid in gedachten. Ongeveer 60% van de 6.000 satellieten in een baan om de aarde zijn nu buiten werking. Samen met de kleinere objecten vormen deze ter ziele gegane satellieten een groot probleem voor zowel bestaande als toekomstige satellieten en ruimtestations.

Megaconstellaties van satellieten die momenteel door bedrijven als SpaceX en Amazon de ruimte in worden gestuurd, zullen naar verwachting de toegang tot internet voor alle landen veranderen. Maar deze particuliere telecommunicatie-ondernemingen zullen ook 50.000 extra satellieten bijdragen aan reeds gevaarlijk bevolkte banen.

Wetenschappers hebben gewaarschuwd dat de snelle ontwikkeling van megaconstellaties verschillende 'tragedies of the commons' met zich meebrengt, waaronder voor de astronomie op de grond, de baan van de aarde en de bovenste atmosfeer van de aarde.

Methoden om ruimtepuin te verwijderen

Er is een groeiende bezorgdheid, beschreven als het Kessler-syndroom, dat we een omhulsel van ruimtepuin kunnen creëren dat menselijke ruimtevaart, ruimteverkenning en het gebruik van satellieten in sommige delen van de baan van de aarde zou kunnen verhinderen. Dit scenario, in stand gehouden door botsingen tussen ruimtevoorwerpen die steeds meer puin veroorzaken, kan ook onze wereldwijde communicatie- en navigatiesystemen beschadigen.

Daarom is de ontwikkeling van praktische afvalverwijderingstechnologieën belangrijk en urgent. Tot dusver zijn er verschillende strategieën bedacht om het ruimtepuinprobleem op te lossen en aan sommige is recentelijk prioriteit gegeven.

Tot op heden is er geen enkel object in een baan om de aarde met succes uit de ruimte gehaald.

Een van de belangrijkste problemen bij het ontwerpen van strategieën voor het verwijderen van ruimteafval is hoe de energie tijdens het eerste contact tussen het puin (doelwit) en de jager moet worden overgedragen. Er zijn twee geprioriteerde benaderingen en een derde in ontwikkeling:

• Inslagenergiedissipatiemethoden proberen de impactenergie van het puin te verminderen. Bij één benadering zet de chaser-satelliet een harpoen in om het ruimtepuin binnen te dringen. Na het succesvolle schot zouden de chaser-satelliet, harpoen en doelwit met elkaar verbonden worden door een elastische ketting en de chaser zou het puin trekken om opnieuw de atmosfeer binnen te gaan en samen te verbranden.
• Neutral energy balance includes a magnetic capture method which uses magnetic coils to achieve perfect energy balance between chaser and target. This is a soft docking method which is a preliminary step to some subsequent method of debris disposal.
• Destructive energy absorption aims to destroy small debris targets using a high-powered laser. But the challenge is to develop a laser and battery combination that is powerful but lightweight enough. A laboratory in China has been developing a space-based laser system to be installed on a chaser satellite capable of targeting debris of up to 20cm in size. The Nasa Orion project uses ground-based lasers to destroy small debris.

The first space removal project is scheduled for 2025 and will be led by the ESA. It involves a consortium approach based on a Swiss spinoff company, ClearSpace.

The ClearSpace chaser will rendezvous with the target and capture it using four robotic arms. The chaser and captured launcher will then be de-orbited and burn up in the atmosphere.

High cost and more pollution

A key challenge is the substantial cost associated with these proposed solutions, given the immense scale of the space debris problem. Another important aspect is the potential impact of space-clearing efforts on our planet's atmosphere.

The idea that a growing number of satellites and other objects would be incinerated in the atmosphere as they are removed from space concerns climate scientists. Space debris is pulled downward naturally and burns up in the lower atmosphere, but increasing levels of carbon dioxide are reducing the density of the upper atmosphere, which could diminish its capacity to pull debris back towards Earth.

The combustion of more and more satellites and other space debris (80 tons per year at present) falling either naturally or via the new removal methods will also release decomposition products into the atmosphere.

These will certainly contribute more carbon dioxide and other greenhouse gases. The decomposition of certain materials in satellites is also likely to release chlorofluorocarbon (CFC) gases, which could damage the ozone shield.

One cannot miss the parallels between the space junk problem and waste recycling. Clearly, we need to devise a circular economy strategy for our space waste.

At present the legal responsibility for space debris lies with the country of origin. This seems to militate against future international cooperative programs of space junk removal. + Verder verkennen

Video:How to clear Earth's orbit of space debris

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