Już niewielkie odłamki to śmiertelne zagrożenie. A w kosmosie krążą śmieci wielkości busa

Czterotonowy obiekt spadł w środę na teren jednej z firm w podpoznańskich Komornikach. Był to człon rakiety Falcon 9 R/B firmy SpaceX. W czwartek odkryto kolejny „tajemniczy obiekt z nieba”, tym razem na Pomorzu. Niewykluczone, że to fragment tej samej rakiety.

– To możliwe, bo człon rakiety Falcon 9 rozpadł się na kilka fragmentów – komentuje w rozmowie z Interią dr Elżbieta Kuligowska, astronomka z Obserwatorium Astronomicznego UJ.

Rakieta została wystrzelona na początku lutego z bazy Vandenberg w Kalifornii w celu wyniesienia serii satelitów Starlink na orbitę. Drugi stopień poruszał się po eliptycznej orbicie, której ostatni odcinek przebiegał nad Europą. Polska znalazła się w strefie, gdzie resztki rakiety zaczęły wchodzić w gęstsze warstwy atmosfery.

Takie obiekty będą pewnie stale spadać na naszą planetę. – Bliskie otoczenie Ziemi w Kosmosie jest pełne śmieci. My, mieszkańcy Ziemi, w ogólności nie jesteśmy odizolowani od Kosmosu, Kosmos nie jest czymś tylko bardzo odległym i abstrakcyjnym, on ma na nas realny wpływ. Na ten moment nie możemy tego deszczu kosmicznych śmieci powstrzymać – wskazuje nasza rozmówczyni.

Co wypełnia orbitę naszej planety? – Po pierwsze są to meteoroidy, czyli większe i mniejsze okruchy skalne. Nawet kilkaset ton różnych odłamków tej materii spada codziennie na Ziemię w postaci meteorytów, lub dociera do jej atmosfery. Głównie w formie pyłu, który osiada na Ziemi – tak zwanych mikrometeorytów. Ich czas opadania to około 10 lat. My tym też oddychamy, nie zdając sobie nawet z tego sprawy. Według naszej wiedzy nie jest to groźne, bo gęstość mikrometeorytów jest znikoma, ale faktycznie, łącznie tego wszystkiego, co dolatuje na Ziemię z Kosmosu, jest sporo – opowiada dr Elżbieta Kuligowska.

I dodaje: – To, co dziś nas bardziej interesuje, to szczątki rakiet, satelitów. Te odłamki mogą być małe, jak na przykład odpryski farby z rakiet mające poniżej milimetra, ale mogą być też ogromne, kilkutonowe.

Według szacunków Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) 13 tys. ton różnego rodzaju materiałów znajduje się obecnie na orbicie okołoziemskiej. Cztery lata temu było to 8,5 tys. ton.

Te kosmiczne śmieci to, jak słyszymy, głównie efekt eksploracji kosmosu. – Około roku 2020 ponad połowa startów rakiet na niską orbitę okołoziemską powodowała porzucenie ich członów na tej orbicie. One mają tendencję do opadania, wchodzą w atmosferę, wytracają prędkość i – o ile się tam wcześniej nie spalą – spadają na Ziemię. Tak właśnie część „kosmicznego wysypiska” kończy na naszej planecie – opowiada nasza rozmówczyni.

Do tej pory, według obecnej wiedzy, żadna osoba nie zginęła od uderzenia kawałkiem rakiety kosmicznej ani od spadającego satelity. – Takie rzeczy widzieliśmy tylko w filmach – wskazuje dr Elżbieta Kuligowska. Jest jednak jedna żywa ofiara: krowa pasąca się na Kubie. – Jeszcze w ubiegłym wieku, a dokładniej w 1961 roku, poniosła śmierć od uderzenia fragmentu rakiety. Obiektu, jak możemy sobie wyobrazić, wielkości lodówki czy pralki. Kubie wypłacono wówczas odszkodowanie – mówi astronomka. 

Niewykluczone, że kosmiczne śmieci zaczną też kiedyś… spadać na ludzi. – Kilka lat temu w czasopiśmie Nature Astronomy ukazał się ciekawy artykuł, w którym obliczono prawdopodobieństwo śmierci człowieka w wyniku upadku śmiecia kosmicznego na Ziemię. Oszacowano takie ryzyko na 10 procent, przyjmując, że może się to zdarzyć w ciągu najbliższych 10 lat. To bardzo krótka perspektywa i całkiem wysokie prawdopodobieństwo, choć statystycznie dla każdej pojedynczej osoby ryzyko poniesienia śmierci z powodu spadku kosmicznego śmiecia jest nadal bardzo małe – mówi nam astronomka.

I dodaje, że ten odłamek może być większy niż pralka. – Moje pierwsze skojarzenie ze zużytymi stopniami rakiet to raczej obiekt wielkości samochodu albo busa – komentuje.

Podkreśla też, że nie tylko takiej wielkości obiekty są groźne. Astronomka wyjaśnia: – Nawet te mniejsze, kilkukilogramowe, mogą być niebezpieczne. Mamy tu kilka czynników. Po pierwsze jest to trajektoria i kąt wejścia w atmosferę. Po drugie: prędkość ciała, która jest już liczona w kilometrach na sekundę lub setkach kilometrów na godzinę. Energia uderzenia, która bierze się z masy i względnej prędkości obiektu powoduje, że jeśli dostaniemy nawet kosmicznym śmieciem „tylko” wielkości piłeczki golfowej, to może nam się stać duża krzywda. Krótko mówiąc, można zginąć. Ale obecnie szanse na to są na szczęście ciągle niewielkie.

Jak podkreśla astronomka, liczba startów rakiet rośnie, co oznacza, że tych kosmicznych śmieci będzie z czasem prawdopodobnie więcej.

– Nie ma jednoznacznych regulacji międzynarodowych, które wskazywałyby, jak sobie z tym radzić. Możemy umówić się, na przykład Europa z USA, że nie wysyłamy aż tylu rakiet w kosmos, żeby nie śmiecić. Mamy jednak też Rosję, Chiny, Indie i inne kraje uczestniczące w kosmicznym wyścigu. Poszczególne mocarstwa niekoniecznie będą zainteresowane współpracą, dlatego problem jest poważny – komentuje dr Elżbieta Kuligowska.

Na UJ powstała inicjatywa Międzywydziałowy Program Badań Planetarnych, która specjalizuje się między innymi w rozwijaniu prawa kosmicznego. Te i inne, międzynarodowe wysiłki, mogą z czasem pomóc uregulować kwestie między państwami, które chcą współpracować. – Opracowuje się też rozmaite metody oczyszczania orbity ze śmieci, na takie badania przeznacza się duże nakłady finansowe. Są na przykład specjalne chwytaki do wyłapywania tych większych obiektów – opowiada astronomka.

Co dalej z takimi obiektami się dzieje? – Jeśli chodzi o największe śmieci kosmiczne, na przykład duże satelity, jest takie miejsce na Oceanie Spokojnym, jak Oceaniczny Biegun Niedostępności. To miejsce najbardziej oddalone od wszystkich lądów i wysp, gdzie praktycznie nie pływają statki. I tam się kieruje większe, zużyte satelity i stacje kosmiczne, aby je zatopić. To takie cmentarzysko – wyjaśnia nasza rozmówczyni.

Czy zawsze da się przewidzieć kiedy i gdzie taki odłamek, śmieć kosmiczny, spadnie na Ziemię? – Zawsze nie, ale te większe są śledzone przez agencje kosmiczne. Możemy powiedzieć, że na przykład między godz. 2 a 6 danej nocy, człon danej rakiety z przykładowo 90 procentowym prawdopodobieństwem spadnie na teren Niemiec lub Polski. I czym bliżej ten odłamek jest, tym bardziej da się obszar upadku zawęzić, choć wtedy może być już za późno. Przewidywanie miejsca i czasu upadku rakiety lub jej szczątków jest więc możliwe, ale nie z doskonałą dokładnością. Ostateczne miejsce upadku można czasem oszacować z dokładnością do kilkudziesięciu kilometrów, ale dopiero na kilka godzin przed wejściem obiektu w atmosferę – wyjaśnia dr Kuligowska.

– Te dane są zawsze obarczone błędem. Kilka lat temu była sytuacja, w której było ryzyko, że chińska rakieta, o ile pamiętam, to był Long March, spadnie na Europę. Duża, masywna rakieta miała mieć niekontrolowane wejście w atmosferę, chińskie władze nie podały dokładnych danych, więc agencje kosmiczne śledziły jej lot w czasie rzeczywistym. Niektóre systemy śledzenia, także te dostępne dla wszystkich w sieci, wprowadzały nas wtedy w błąd, pokazując, że rakieta nadal krąży, gdy tak naprawdę już wpadła do oceanu. Technologie namierzania takich obiektów i ostrzegania przed nimi nie są nieomylne – opowiada astronomka. Tych mniejszych, kilogramowych, chociażby szczątków, często namierzyć się nie da.

To, że takie kosmiczne wysypisko istnieje, jest dużym zagrożeniem. – I sami je sobie stwarzamy. Gdyby skończyły się nam zasoby na Ziemi albo doszło do ogromnej katastrofy klimatycznej i mielibyśmy w przyszłości, teoretyzując, możliwość polecieć na inne planety, mieć bazę na Marsie czy Księżycu, to generując kolejne śmieci na orbicie zamykamy, lub ograniczamy sobie tę drogę – zauważa jeszcze na koniec dr Elżbieta Kuligowska.

Dr Elżbieta Kuligowska jest astronomką, specjalizuje się w modelowaniu komputerowym procesów zachodzących w galaktykach radiowych i obserwacjach nieba z wykorzystaniem teleskopów optycznych. Obecnie zajmuje się także popularyzacją i edukacją w zakresie astronomii, pracując zarówno dla Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego, jak i współpracując z Polskim Towarzystwem Astronomicznym.