I Norge har vi EISCAT-radarene, et ekstremt godt og sensitivt radaranlegg som har blitt brukt i en årrekke for å studere nordlyset. Disse kan også brukes i kampen mot romsøppelet. (Foto: Anja Strømme / UNIS)
I Norge har vi EISCAT-radarene, et ekstremt godt og sensitivt radaranlegg som har blitt brukt i en årrekke for å studere nordlyset. Disse kan også brukes i kampen mot romsøppelet. (Foto: Anja Strømme / UNIS)

Deler av raketter og annet romsøppel utgjør en stadig større trussel for satellittene våre

KRONIKK: For å løse problemet må vi først vite hvor romsøppelet er og hvordan det beveger seg. Det kan Norge bidra til.

Publisert

Det er ikke bare på jorda vi mennesker begraver oss i vårt eget søppel. Det skjer også i verdensrommet. Før 1957 fantes det ingen menneskeskapte gjenstander i verdensrommet. I dag finner du over 166 millioner menneskeskapte gjenstander som er mer enn én millimeter store. Det kan skape problemer for satellittene vi trenger for å bruke mobiltelefoner, TV og internett.

Romsøppel er alt som ikke har en funksjon, men som går i bane rundt jorda. Blant dette søppelet finner vi deler av raketter, satellitter og biter fra tidligere eksplosjoner. De aller minste gjenstandene kommer fra aske fra rakettmotorer og malingsflak fra romfartøy. Også en del snodige ting har hopet seg opp i rommet de siste 60 årene: Nåler sendt ut av NASA på 60-tallet (de skulle være speil for radiosignaler), asken til Gene Roddenberry (skaperen av Star Trek), en hanske fra en astronaut og en slikkepott.

Oversikt over hva som er av romsøppel (Illustrasjon: Elisabeth Kristina Røynestad)
Oversikt over hva som er av romsøppel (Illustrasjon: Elisabeth Kristina Røynestad)

Å leve i verdensrommet kan også være forurensende. Ved flere anledninger har astronauter mistet ting mens de var ute og fikset på romstasjonen, deriblant ei verktøykasse verdt over 800.000 kroner. De tidlige romstasjonene slapp avfall rett ut, så blant annet frossen urin går i bane rundt oss.

En liten romsøppelbit kan gjøre enorm skade

For at noe skal kunne gå i bane rundt jorda må det bevege seg uhyggelig fort, i mange tilfeller flere kilometer per sekund. Ettersom det ikke er noen (vesentlig) luftmotstand vil det heller ikke bremses opp og ramle ned, i hvert fall ikke før det har gått veldig lang tid. De høye hastighetene gjør at den minste gjenstand kan gjøre store skader. Jo høyere fart, desto mer energi og større ødeleggelse kan romsøppelet forårsake. En gjenstand på størrelsen med ei klinkekule gjør samme skade som å bli truffet av en bil.

Gjennom romsøppelets historie har mange satellitter blitt skutt ned. Under den kalde krigen skjøt både USA og Sovjet ned sine egne satellitter for å skjule designet og banen. I 2007 skjøt Kina ned sin egen værsatellitt, Fengyun-1C, og to år etter kolliderte den døde russiske satellitten Cosmos 2251 med den amerikanske Iridium 33. Disse to siste hendelsene gav en drastisk økning i mengden romsøppel rundt jorda.

Historien til romsøppel. (Illustrasjon: Elisabeth Røynestad)
Historien til romsøppel. (Illustrasjon: Elisabeth Røynestad)

Ingen fjerner søpla etter seg

Dessuten har ingen av romaktørene tatt ut søpla etter seg. Vi ser at ingenting bare forsvinner og veldig lite synker ned og brenner opp i atmosfæren. Vi behandler i grunnen rommet slik vi lenge har behandlet havet. Derfor er det nå over 7500 tonn med menneskeskapte gjenstander som svever rundt jorda. Dette tilsvarer i underkant av 20 000 elg.

Konsekvensen av å ikke rydde rommet er en kjedereaksjon av eksplosjoner og kollisjoner. Hvis et romfartøy blir truffet, kan bitene igjen treffe andre romfartøy, og så videre som en dominoeffekt. Dette ble allerede forutsett på 1970-tallet av NASA-forskeren Donald Kessler, og blir kalt for Kessler-syndromet.

Vi ser at tilfeldige kollisjoner i rommet skjer stadig oftere. Noen forskere mener til og med vi allerede opplever Kessler-syndromet i enkelte høyder. Det er for mye der ute til at ryddejobben blir enkel å gjennomføre. For å rydde opp må man først vite hvor romsøppelet befinner seg, hvordan det beveger seg, og hvor mye det er.

Satelitter

  • En satellitt er et objekt som går i bane rundt et himmellegeme.
  • Det var Arthur C. Clark i 1945 som først foreslo ideen om satellitter.
  • Satellitter brukes bl.a. til jordobservasjon, forskning, navigasjon, kommunikasjon og TV.
  • Satellitter er plassert ute i verdensrommet og går i bane rundt jorda. De blir skutt opp via store raketter som frakter dem til riktig bane.
  • Satellittene kan gå i bane fra 200 km til 36 000 km høyde rundt jorda. Banene blir gjerne delt opp i sektorer etter hvor langt unna jorda de er.

Hvordan overvåkes romsøppel?

Det finnes over 750.000 biter romsøppel på størrelsene fra klinkekuler (1 centimeter) og opp til tennisballer (10 centimeter). De største delene blir jevnlig overvåket i NASAs romovervåkningsprogram og i det tilsvarende programmet hos ESA. De overvåkes med bakkebaserte målinger over hele verden – med RADAR, teleskop og LiDAR.

Målingene blir brukt til å vedlikeholde en romsøppelkatalog. Denne inneholder all informasjon vi har om romsøppelet: Hvilken bane det går i, hvilken høyde det har, ulike hastigheter, hvor store og tunge bitene er.

De aller minste delene på under 1 centimeter klarer vi ikke å detektere med dagens teknologi. Da må vi lage modeller på hvor de er og hvor mye det er der ute, på samme måte som med mikroplast i havet.

Modellene, målingene og katalogene brukes til å varsle de aktive satellittene, slik at banen kan omjusteres hvis de er på kollisjonskurs med romsøppel.

I Norge har vi EISCAT-radarene, et ekstremt godt og sensitivt radaranlegg som har blitt brukt i en årrekke for å studere nordlyset. Anlegget er plassert under polarsirkelen og ved en høy breddegrad. Siden 90-tallet har det også blitt brukt til å detektere romsøppel.

EISCAT-radarene kan brukes for å forske på romsøppel

EISCAT (European Incoherent Scatter Scientific Association) består av flere radaranlegg fordelt over fire steder i Norge, Sverige og Finland. Radarenes funksjon er å måle fenomener i den øvre atmosfæren, men har gjennom årene fått flere formål. De brukes nå også til å forske på meteorer, romvær og romsøppel.

En radar kan sammenlignes med et ekkolodd. Den sender ut et signal som treffer en gjenstand og spres tilbake igjen. For radaren er gjenstanden en bit romsøppel, mens for ekkoloddet kan det for eksempel være en fisk. En viktig forskjell er at ekkoloddet bruker lydbølger, mens radaren bruker radiobølger. I begge tilfeller kan vi få mye informasjon ut av det signalet vi får tilbake. Radaren kan brukes uansett vær, fordi signalet går rett gjennom skyene og atmosfæren. Den er heller ikke avhengig av lys og kan brukes natt og dag.

EISCAT-radaren er så nøyaktig at den kan observere et objekt på størrelsen med ei klinkekule på 300 kilometers avstand. Til sammenligning kan radarene NASA bruker observere romsøppel på størrelsen med tennisballer på samme avstand.

En metode EISCAT kan bruke for å detektere romsøppel er å peke i en fast retning. Dette kalles for Beampark Experiment. Da registrerer radaren alt som flyr gjennom radar-strålen mellom 300 og 2500 kilometers høyde.

Problemet med målingene er at vi ikke vet helt eksakt hva de viser. Det vil si at vi ikke ser om det er en fisk eller plast som vises på ekkoloddet, på samme måte som vi ikke helt vet om det er en satellitt eller hva slags type romsøppel det er som vises i EISCAT-målingene. Heldigvis kan vi finne sistnevnte i romsøppelkatalogen.

Allerede på 90-tallet ble det utviklet en egen mottaker som kunne måle romsøppel samtidig som man gjorde øvre atmosfæremålinger. Dette gjør at man får romsøppelmålinger «på kjøpet».

Siden EISCAT-radarene er plassert så langt nord, kan de detektere alt som beveger seg i polare baner. Det vil si, objekter som beveger seg i bane fra pol til pol rundt jorda. De polare banene er blant de mest brukte banene og det er også her det er mest romsøppel.

Her ser du det EISCAT-radaren kan detektere av romsøppel. De grønne linjene viser i hvilke vinkler radaren kan utføre målingene. De gule viser alt i lavbane. [Illustrasjon: Juha Vierinen]
Her ser du det EISCAT-radaren kan detektere av romsøppel. De grønne linjene viser i hvilke vinkler radaren kan utføre målingene. De gule viser alt i lavbane. [Illustrasjon: Juha Vierinen]

Dette er de norske satelittene:

Telenor Satellite Broadcasting:

  • Thor 1 (1990 – 2003)
  • Thor 2 (1997)
  • Thor 3 (1998)
  • Thor 5 (2008)
  • Thor 6 (2009)
  • Thor 7 (2015)

Nasjonale småsatellitter

  • NorSat-1 (2017)
  • NorSat-2 (2017)
  • AISSat-1 (2010)
  • AISSat-2 (2014)
  • AISSat-3 (2017) (Tapt under oppskytning)

Flere norske universiteter bygger nå sine egne studentsatellitter som ikke er større enn en titalls kubikkcentimeter.

Disse satellittene kalles for CubeSats og er små og relativt billige satellitter. nCube-2 var den første helnorske satellitten i verdensrommet.

Kan også brukes for å oppdage nye kollisjoner

EISCAT-radarene kan også oppdage nylige kræsj. Både i 2007 og 2009 da de to tidligere nevnte satellitt-kollisjonene skjedde gjorde EISCAT målinger og kunne se hvordan romsøppelet spredte seg. I tillegg kan man måle mindre sammenstøt. Dette kan være nyttig for å oppdage nylige kollisjoner og for å se hvordan delene sprer seg i nye baner.

Jo flere målinger vi gjør, dess bedre kan vi forutse hvor romsøppelet dukker opp neste gang. Snart kommer en ny type EISCAT-radar – EISCAT 3D. Denne kan måle enda flere egenskaper ved romsøppelet, og vi kan lære enda mer om hvordan romsøppelet beveger seg, og få enda bedre og nøyaktigere målinger.

Vi har en opprydningsjobb foran oss

Vi har begynt å rydde i verdenshavene og det er på tide å rydde i verdensrommet. Ideene som finnes nå for å fange romsøppel minner om de vi bruker for å fange fisk.

Det er planlagt å sende opp satellitter som fanger romsøppelet ved hjelp av enten garn, hov, eller harpun. Vi kan også få satellittene til å seile ned selv, med seil som utløses ved slutten av levetiden. Til nå har romsøppel bare blitt fjernet ved at farten deres bremses opp til de faller ned i atmosfæren og brenner opp. Dette er dessverre en lite effektiv metode for å fjerne romsøppel: Kun 400 av de 750 000 søppelbitene faller ned av seg selv årlig.

Fram mot 2022 er det planlagt å sende ut rundt 12.000 satellitter. Det bygges stadig flere småsatellitter med kortere levetid.

Det er på tide å tenke nytt. Kanskje må vi begynne med resirkulering og gjenbruk i rommet. Kanskje kan en satellitt brukes til noe den første tiden, og så overtas billig av en annen aktør etterhvert. Kanskje kan vi sende ut drivstoff til geostasjonær bane og forlenge levetiden til satellittene der. Eller det må bli påbudt å sørge for at satellitten din kommer ned igjen etter endt bruk. Uansett har vi en opprydningsjobb foran oss.

Les kildene bak kronikken:

N. Cubesat. [Internett].

U. Cubesat. [Internett].

N. Cubesat. [Internett].

H. Klinkrad, Space debris: models and risk analysis, Springer Science & Business Media, 2006.

J. Markkanen og M. Postila, «Real-time small-size space debris detection with eiscat radar facilities,» Kiruna: EISCAT the European Incoherent Scatter Scientific Association, 2005.

J. Vierinen, T. Grydeland, D. Kastinen, C. Kebschull, J. Kero og H. Krag, «Space debris observation potential with EISCAT 3D,» i 2018 2nd URSI Atlantic Radio Science Meeting (AT-RASC), 2018.

J. Vierinen, H. Krag og J. Markkanen, «High power large aperture radar observations of the Iridium-COSMOS collision,» i Proc. 5th ESA space debris conference, 2009.

E. K. Røynestad, «Masteroppgave: Survey and simulation of space debris using EISCAT UHF,» UiT Norges arktiske universitet, 2018.

D. J. Kessler og B. G. Cour-Palais, «Collision frequency of artificial satellites: The creation of a debris belt,» Journal of Geophysical Research: Space Physics Vol. 83, 1978.