Irányított égés

Ha csak egyezreléknyi valószínűséggel is, de két műhold telibe trafálhatta volna egymást, ezért az Európai ­Űrügynökség (ESA) a szelek mérésére szolgáló eszközének pályáját megváltoztatta. Az európai Aeolus útját a SpaceX amerikai magáncég egyik Starlink műholdja veszélyeztette. Az utóbbiból hamarosan tizenkétezer kering majd a fejünk felett. A kozmikus tömegközlekedés egyre több járműve kerülgeti egymást.

Űrrakéta emelkedik a levegőbe a dél-indiai Szatis Dhavan Űrközpontban. Egyszerre 104 műholdat juttatott az űrbe Fotó: MTI/EPA/Indiai Űrkutatási Szervezet

Az első világűrbe juttatott űreszköz a szovjet Szputnyik–1 műhold volt: 1957. október 4-én állították pályára Bajkonurból, alacsony pályája miatt három hónap múltán megsemmisült a légkörben. Ettől kezdve évről évre egyre több küldetés indult, volt, amelyik űrhajóst vitt fel, volt, amelyik csupán műholdat. A feleslegessé vált berendezéseket – feltéve, ha pályájuk elég alacsonyan húzódik, ha maradt üzemanyag, és a kommunikáció sem szűnt meg – irányítottan visszavezetik. A kisebbek a légkörben teljesen elégnek, a nagyobbak egyes maradványai az óceánok mélyére süllyednek, a lezuhanó darabok mintegy háromnegyede a tengerekbe esik. Így történt ez 2001 tavaszán a Mir űrállomással, melynek elemei a Csendes-óceán déli részén fejezték be küldetésüket.

Néhány méteres objektumokból átlagosan hetente egy lép a légkörbe, míg a kisebbek közül naponta kettő semmisül meg. Annak a valószínűsége, hogy a lezuhanó darab valakiben kárt tegyen, nagyságrendekkel kisebb a hétköznapi élet szokásos veszélyeinél, de nem elhanyagolható. Ahogy korábban megírtuk, 1962 szeptemberében valami lezuhant az égből a Wisconsin állambeli Manitowoc városában. A fémdarab az 1960-ban Föld körüli pályára küldött Szputnyik–4 műhold része volt. A számítások szerint a héttonnás Szputnyikból mintegy 45 kg maradt meg a földet érés pillanatában. Az első amerikai űrállomás, a Skylab hatévnyi szolgálati idő után 1979 júliusában tért vissza a légkörbe, ami az égés után megmaradt, az az ausztráliai sivatagba csapódott. 1980-ban a szovjet Kozmosz–749 műhold egy darabja zuhant le egy dél-angliai golfpályára, „új lyukat” ütve a talajba.

Az irányítottan visszavezetett objektumok száma elenyésző. Ennek a manővernek egyébként is csak nagy (nagyjából egy tonnánál, de legalább pár száz kilogrammnál nagyobb) testek esetén van értelme, hiszen a kisebbek megsemmisülnek a légkörön való áthaladás közben. Ezt a folyamatosan zajló égést szokta Both Előd, a Magyar Űrkutatási Iroda korábbi igazgatója a „légkör öntisztulásának” nevezni.

– A világűrt az 1957 óta végrehajtott mintegy 5300 indítás népesítette be emberkéz alkotta eszközökkel és azok törmelékeivel. Egy indítás során azonban mindig több test kerül pályára, minimum a hasznos teher és az utolsó rakétafokozat. Manapság az a cél, hogy egy indítással több hasznos teher álljon pályára. A közelmúltban az indiaiak száznál több kis műholdat indítottak egyszerre – mondja Both Előd.

Már most több ezer műhold kering felettünk, és csak a SpaceX amerikai magáncég újabb 12 ezerrel akarja bővíteni az állományt. Okkal merül fel a kérdés, hogy mennyi eszköz lehet egyszerre bolygónk körül. Van előírás, hogy két műholdnak minimum mekkora távolságban kell lennie egymástól? Ilyen témák előkerülnek az ENSZ-ben, az ESA-nál, általában a felbocsátó országok is foglalkoznak a kérdéssel, egyelőre eredmény nélkül. Elvileg rengeteg műhold elfér a bolygó körül, anélkül, hogy egymást veszélyeztetnék, de ehhez minimum az kell, hogy pontosan az előre megtervezett helyen kössenek ki. Both Előd szerint a pályát pontosan tervezik, de az odautazás nem mindig sikerül tökéletesre. Elég a rakéta tolóerejében vagy működési idejében egy kis ingadozás, máris eltérő lesz a pálya. Ha nem a megfelelő helyre kerül, könnyen előfordulhat, hogy egy másik szerkezet pályáját keresztezi. Az űrkarambol rengeteg törmelék keletkezésével jár.

– Az űrszemét olyan mesterséges eredetű hulladék a Föld körül, amely már nem hasznosítható. Ez lehet működésképtelen műhold, elhasznált hordozórakéta-fokozat, illetve ezek alkatrészei, törmelékei, valamint űrséták során elvesztett szerszám vagy alkatrész – tájékoztat Frey Sándor csillagász. Az a műhold, amely irányíthatatlan, egyúttal általában működésképtelen is, így nem érdemes megkülönböztetni ezt a két kategóriát. Néhány ritka kivétel ez alól az olyanok, amelyek eleve passzívnak készültek, például a Föld gravitációs terének meghatározására lézeres távolságmérési „céltárgynak” felbocsátott, mozgó és elektronikus alkatrész nélkül műholdak. Az ilyenek nyilván nem számítanak űrszemétnek, de lényegében hasonló hatással lehetnek: ha közelítenének egy működő űreszközhöz, ki kellene térni előlük.

Űrrakéta emelkedik a levegőbe a dél-indiai Szatis Dhavan Űrközpontban. Egyszerre 104 műholdat juttatott az űrbe
Fotó: MTI/EPA/Indiai Űrkutatási Szervezet

Az Európai Űrügynökség évente átlagosan tizenkét alkalommal kénytelen valamelyik űreszköze pályáját módosítani egy-egy űrszeméttel való ütközés elkerülése érdekében. A legnagyobb veszély persze a meghibásodások és véletlen vagy szándékos ütközések miatti darabolódások. A kitérés nem mindig sikerül. Frey Sándor a legnevezetesebb és talán legsúlyosabb esetként a 2009-es incidenst említi. Az Iridium mobiltávközlési műholdrendszer egyik tagja összeütközött a már nem működő, régi Kozmosz–2251 orosz katonai műholddal. Darabokra törtek, rengeteg törmelék keletkezett, az Iridium műhold természetesen tönkrement. 2016-ban az európai Sentinel–1A műhold egyik napelemtáblájába csapódott valami. A keletkezett sérülést a külső részére szerelt kamera képein is látni lehetett, de a műhold működésére ez nem volt hatással, ma is rendben üzemel. A véletlen ütközések mellett arra is van példa, amikor tudatosan zúznak szét egy eszközt. Kína 2007-ben, az Egyesült Államok 2008-ban, India idén lőtte le saját műholdját, okozva ezzel sok tízezer darabból álló űrszemetet. Nincs egyezmény, amely tiltaná ezt a gyakorlatot.

A 2013-ban bemutatott, hét Oscar-díjat besöprő angol–amerikai Gravitáció című film kellően hatásvadász eszközökkel mutatta be, hogy mit okozhat az űrszemét. Az oroszok megsemmisítik egy kiöregedett műholdjukat, melynek darabjai további műholdakat találnak el, száguldó űrszeméthalmazt létrehozva. A hulladék keresztezi a csapat űrsiklójának a pályáját, teljesen használhatatlanná téve azt, és megölve három embert. A két életben maradt űrhajós közül az egyik túléli a kalandot, de menekülése során két űrállomás – a kínai és az orosz – megsemmisül. Könnyed történet végiggondolásra érdemes üzenettel.

– Arra nagyon nehéz pontos adatot mondani, hogy mennyi űrszemét keringhet bolygónk körül, mert csak egy adott mérethatár (nagyjából tíz centiméter) feletti darabokat tudnak követni az alacsony Föld körüli pályákon. A 36 ezer kilométerre levő geostacionárius pályán a nagyobb távolság miatt ez a mérethatár már egy méter. Az ennél kisebb testekre csak modellszámítások vannak, amelyek feltételezéseken alapulnak, és így bennük természetesen több a bizonytalanság – avat a részletekbe Frey Sándor, aki szerint az egy-két centiméteres darabkákra sem legyinthetünk, mert a nagy sebességgel műholdba becsapódó „apróságok” akár tönkre is tehetik azt. (Becslések szerint az egy centiméternél nagyobb Föld körül keringő darabok száma 750 ezer körül lehet.)

Nem mindegyik űreszköz ég el a légkörben. Alapvetően minél magasabban kering valami, annál hosszabb az élettartama. Néhány száz kilométer magasan még jelentős a fékeződés (a Nemzetközi Űrállomást ezért kell rendszeresen magasabbra emelni), a navigációs holdak 20 ezer kilométer körüli magasságában már jelentéktelen. Both Előd szerint azt mondhatjuk, hogy emberi léptékkel ezer kilométer fölött nem számolhatunk a légköri fékeződéssel és a műhold lezuhanásával – évezredek alatt lépnének be a sűrű légkörbe a már irányíthatatlan űreszközök. Ezzel szemben az 550 km-es pályamagasságból, a ritka felső légkör fékező hatására mintegy öt év alatt eltűnnek az addig űrszemétként az aktív műholdakra veszélyes „hulladék” műholdak.

Az űrszemét begyűjtésére meghökkentő tervek születtek. Például egy másik műholddal megközelíteni, hálóval befogni, megszigonyozni, lézernyalábbal elpárologtatni, esetleg önmegsemmisítő műholdakat készíteni. Egyelőre egyik sem kiforrott technológia, és ha működőképes lesz is, egyedi esetekben igen, de igazán „nagyüzemben” nem lehet majd alkalmazni az űrszemét eltakarítására – véli Frey Sándor. A leghatékonyabb tehát nem a begyűjtés, hanem az űrszemét keletkezésének megelőzése. Az űrügynökségek jó ideje arra ügyelnek, hogy lehetőleg ne növekedjen az űrszemét. Ezért a hordozórakéták kiürült utolsó fokozatait lehetőség szerint visszairányítják a légkörbe, az alacsony pályán keringő műholdak élete végére tartalékolnak hajtóanyagot, hogy mielőbb beléptethessék azokat a légkörbe. Magasabb pályákon az üzemidő végén megemelik a pályamagasságot, hogy a később érkező új műholdakkal való ütközést elkerüljék. A műholdakból kikapcsolás előtt kiengedik a megmaradó hajtóanyagot, és teljesen lemerítik az akkumulátorokat, hogy megelőzzék az esetleges robbanást a fedélzeten, ami megsokszorozná a hulladék számát. A műholdak, űrhajók, űrállomások burkolatát úgy készítik, hogy ellenálljanak a kisebb darabok (és a természetes eredetű mikrometeoroidok) becsapódásának.

Mi lesz, ha nem szabunk határt az űrszemetelésnek? Mit veszélyeztetünk ezzel? Sokat.

A modern civilizáció egyre inkább függ a műholdas szolgáltatásoktól. Gondoljunk csak az időjárás-előrejelzésekre, a mindenhol használt hely- és időmeghatározásra, a távközlésre, földmegfigyelésre. Ha nem vigyázunk, figyelmeztet Frey Sándor, akkor bizonyos típusú műholdrendszerek működése megnehezülhet, ellehetetlenülhet, vagy egy-egy műhold ütközés miatti kiesése komoly gondokat okozhat. Az űrszemét természete, hogy keletkezése láncreakció-szerű lehet: ha elég sok darab van, amelyek ütköznek, akkor egyre több törmelék keletkezik, megnő a további ütközések esélye. A jelenségnek neve is van, Kessler-szindróma. Egyes vélemények szerint ha az emberiség azonnal beszüntetné új űreszközök felbocsátását, az űrtörmelék darabszáma akkor is még jó ideig növekedne: a szétdarabolódás mértéke gyorsabb lenne, mint a természetes tisztulás. De beszüntetésről szó sincs, ellenkezőleg, évente egyre több és több műhold kerül pályára, és a növekedés java még csak most következik!