Dødelig søppel i verdensrommet

Stadig mer romsøppel samler seg i bane rundt jorda. Skrot på størrelse med en ert kan være farlig nok til å ødelegge et bemannet romskip. Det trengs miljøvern i verdensrommet også.

Publisert

Etter noen tiår med relativt fri utforskning av det store rommet utenfor, er det på tide med noen internasjonale spilleregler. Kanskje noe lignende det de fleste samvittighetsfulle reisende nede på jorda retter seg etter:

Du skal ikke forsøple, og du må holde deg på din side av veien (oversatt til romtrafikken vil det bety å holde seg i banen sin).

Å vurderer trusselen fra romsøppelet, og finne ut hvordan det er mulig å beskytte romfartøy ved hjelp av skjold, har utviklet seg til et eget forskningsfelt.

Satellitter og frossen urin

I romfartens første år var man ikke så bekymret over forsøplingen av rommet. Den største bekymringen var at store objekter skulle falle gjennom atmosfæren og treffe noen i hodet. Menneskenes utforsking av verdensrommet de siste 40 årene har dessverre generert store mengder skrot, og store mengder romsøppel zoomer rundt utenfor jordens atmosfære.

For eksempel ble mer enn 200 objekter, for det meste søppelposer, dumpet fra den russiske romstasjonen Mir i løpet av de første ti årene den var i operasjon. Alt fra skruer og muttere til hansker og frossen urin seiler rundt der ute.

Skrotet som går i bane rundt jorda inkluderer også store oppbrukte rakettrinn og gamle satellitter, og små objekter som malingsflak eller metallfragmenter. Selv disse minste objektene kan gjøre alvorlig skade på en romferge, fordi de beveger seg i veldig høy fart.

Kan forklare hvorfor Columbia brant opp

"Columbia på vei opp. Foto: NASA"
"Columbia på vei opp. Foto: NASA"

En kollisjon med et stykke romsøppel står høyt på NASAs liste over mulige forklaringer på katastrofen da romfergen Columbia brant opp i atmosfæren 1. februar, og syv romfarere mistet livet.

En liten bit romskrot på en centimeter - eller like bredt som fingertuppen din - kan ødelegge en romferge som flyr i bane rundt jorda.

De beste militære radarene og teleskopene klarer bare å fange opp objekter som er ti ganger så store - noe større enn en tennisball. Mindre søppel svirrer rundt der oppe uten at vi vet nøyaktig hvor det befinner seg.

Nærmest jorda har objektene en fart på rundt 7,5 kilometer i sekundet, eller 27 000 kilometer i timen. En sammeligning: En kule fra en pistol som avfyres nede på jorda kan bevege seg i 4 300 kilometer i timen, og gjøre skade opp til 1 600 meter før den stanser.

Jordnære baner

De fleste satellittene befinner seg i den delen av verdensrommet som ligger nært jorda, sammen med Mir, den internasjonale romstasjonen ISS, og en romferge i ny og ne.

Her er det også mest menneskeskapt romsøppel og meteorer. Mye av det er veldig lite, men et rusk i rommet som kolliderer med en romferge kan altså forårsake katastrofe.

Mye av romsøppelet stammer fra flere og flere private oppskytninger, for eksempel av kommunikasjonssatellitter. Risikoen øker etter hvert som nye greier skytes opp i bane rundt jorda.

- Et klassisk miljøproblem

Dataplott av objekter som blir sporet i bane rundt jorda. 95 prosent av disse er romsøppel. (Illustrasjon: NASA)
Dataplott av objekter som blir sporet i bane rundt jorda. 95 prosent av disse er romsøppel. (Illustrasjon: NASA)

- Dette er et klassisk miljøproblem. Dersom vi ikke gjør noe med dette de neste 10 eller 20 årene, vil det være for seint, sier Nicholas L. Johnson, sjefe for NASAs Orbital Debris Program.

De siste årene har romsøppel og meteorer truffet romfartøy i bane rundt jorda flere ganger.

Hver gang romferger har gått opp i verdensrommet, har de kommet tilbake med små hakk i vinduene og isolasjonsflisene, forårsaket av møter med små partikler i bane rundt jorda.

- Vi erstatter ett av to vinduer etter hver romferd. Det er kostnaden ved å være i rommet, sier Johnson til New York Times.

Lager krater i vinduene

Romfergenes vinduer består av tre separate lag med tykt glass. Så langt har ikke noe romsøppel klart å trenge gjennom helt inn til trykkabinen.

Mellom 1981 og 1996 ble det registrert 300 kratere i romfergenes vinduer, i følge en rapport fra 1997 skrevet av National Research Council (se link under).

Større biter med skrot og søppel har potensial til å gjøre stor skade på skroget på et romfartøy, eller på vingene eller de mange flisene som utgjør varmeisolasjonen.

Ti ganger mer romsøppel en meteorer

Meteorer er også en trussel mot romfergene, men i lave baner rundt jorda er det ti ganger så mye romsøppel som meteorer.

Selv om meteoridene kan ha mye større fart enn det menneskeskapte materialet, kan objekter av metall, for eksempel aluminium, gjøre større skade.

Får flisene store nok skader kan romfergens underliggende aluminiumsstruktur bli utsatt for temperaturer opp mot 1 600 grader celsius i det den går inn igjen i jordens atmosfære. Et mannskap vil ikke overleve noe slikt.

Den største risikoen i lave baner

"Et krater er merket etter romfergens vindu møtte et flak med hvit maling (sannsynligvis rester av en tidligere rakettoppskyting) i bane rundt jorda. Foto: NASA"
"Et krater er merket etter romfergens vindu møtte et flak med hvit maling (sannsynligvis rester av en tidligere rakettoppskyting) i bane rundt jorda. Foto: NASA"

I dag følger militære radarer og teleskoper med over 10 000 større menneskeskapte objekter i bane rundt jorda, og er i stand til å advare om faren for kollisjon. Men det gjelder bare objektene som er større enn en tennisball.

95 prosent av skrotet som går i bane rundt jorda er for lite til å registreres på denne måten. Man regner med at det flyr mellom 150 000 og 300 000 små biter og deler rundt i tillegg til de store bitene, i dimensjoner fra én til ti centimeter.

Møter med slike partikler er vurdert som den største risikofaktoren for romferder i lave baner rundt jorda.

De beste skjoldene på romfergene klarer bare å stoppe objekter som er mindre enn én centimeter.

Søppelet lever lenge

Objekter som går i bane høyre enn 800 kilometer kan bruke flere tiår eller hundreår på å ramle ned i atmosfæren og brenne opp.

Det eldste stykket romsøppel som fortsatt er i bane, er den andre amerikanske satellitten, Vanguard I, som ble skutt opp i 1958.

Rundt 40 prosent av alle objektene som er under overvåkning rundt jorda i dag, stammer fra etterlatte rakettrinn - som gjerne eksploderer ute i rommet flere tiår etter bruk.

Akseptabel risiko 1/200

I 1996 innførte NASA retningslinjer for å forandre romfergens høyde eller plassering i rommet, for å minimere risikoen for at objekter skulle treffe vingene eller radiatorene.

NASA satte den akseptable risikoen for å bli gjennomhullet av slike objekter til 1/200. Dette er en høyere risiko enn ved oppskytingen, som beregnes til 1/248.

Har endret kurs flere ganger

Selv om sannsynligheten for en kollisjon mellom en romferge og en bit med skrot i rommet beskrives som liten, har romfergene endret kurs flere ganger etter å ha mottatt informasjon om objekter i nærheten.

Til dags dato har det vært 107 romferder med de amerikanske romfergene, og ved 12 tilfeller har de endret kurs på grunn av romsøppel. Ved seks tilfeller har den internasjonale romstasjonen ISS blitt manøvrert til en annen bane, av samme årsak.

Den russiske romstasjonen Mir har blitt truffet flere ganger i løpet av de mange årene den har vært i bane.

Cerise kolliderte med gammel rakett

"Den internasjonale romstasjonen ISS har blitt flyttet unna flere ganger på grunn av romsøppel på kollisjonskurs. Foto: NASA"
"Den internasjonale romstasjonen ISS har blitt flyttet unna flere ganger på grunn av romsøppel på kollisjonskurs. Foto: NASA"

I dag er det rundt 700 funksjonelle satellitter i bane rundt jorda. De treffes regelmessig av små biter romsøppel. Romteleskopet Hubble har overlevd flere tusen treff siden det ble skutt opp i 1990.

Det har ikke blitt mer enn noen hakk i overflaten.

Det samme kan man ikke si om den franske mikrosatellitten Cerise, som kolliderte med den øvre delen av en Arianerakett i 1996.

Dette er den første og eneste gangen en slik kollisjon med en overvåket bit med romskrot er registrert. Raketten var skutt opp ti år før den krasjet inn i satellitten.

Flere og flere satellitter sendes opp hvert år. Utdaterte satellitter kan eksplodere og dele seg opp i flere tusen mindre, men fortsatt farlige, biter og partikler.

Få standarder

Flere nasjoner jobber nå med å begrense mengden skrot i rommet. USA var først ute med å innføre strenge nasjonale standarder for å redusere risikoen for kollisjoner med romsøppel. Reglene gjelder både for NASA, militære oppskytinger, og for private selskaper som vil sende noe ut i rommet.

Europa og Japan kommer nå etter, men størstedelen av de 65 landene som enten skyter opp eller eier satellitter har ingen slike standarder.

I februar ble det i FN presentert et forslag til regler for hvordan man skal fly romfartøy for å redusere mengden av romsøppel de produserer, og begrense sjansene for kollisjoner. Forslaget er laget av en komité med representanter fra forskjellige romfartsorganisasjoner rundt om i verden, og er levert til FNs Office for Outer Space Affairs.

Anbefalinger

"Kollisjoner og eksplosjoner i rommet skaper enda flere biter med romsøppel. Illustrasjon: NASA"
"Kollisjoner og eksplosjoner i rommet skaper enda flere biter med romsøppel. Illustrasjon: NASA"

Komiteen Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) ledes av Nicholas L. Johnson. Det nylig presenterte forslaget er et resultat av åtte år med forhandlinger, og i praksis det første internasjonale forsøket på å etablere kontroll med forsøpling og trafikk i bane rundt jorda.

Innholdet i forslaget er ennå ikke offentliggjort, men inkluderer ifølge New York Times anbefalinger om å konstruere romfartøyene slik at ikke deler av utstyret løsner og flyter sin vei ut i rommet. En annen anbefaling er å dumpe overflødig brennstoff for å unngå eksplosjoner som kan gjøre ett stykke romsøppel om til en sky av tusen dødelige biter.

Forskerne anbefaler også at man planlegger oppskytinger slik at deler som slippes fri fra romfartøyet kommer inn i baner hvor de vil ramle ned og brenne opp i atmosfæren i løpet av 25 år.

- Den beste måten å hindre problemet på er å slutte å lage romsøppel, forsikre seg om at det er kortlivet, eller sende tingene ut av bane, sier Johnson.

Internasjonale regler?

Enkelte stiller seg imidlertid tvilende til at frivillige retningslinjer kommer til å være tilstrekkelig.

Verdensrommet domineres i økende grad av private aktører. Det forventes at antallet satellitter i rommet vil øke fra dagens 700 til 2 000 eller mer i de kommende tiårene.

Uten en forpliktende internasjonal standard, vil selskaper ganske enkelt bare flytte sine foretak til land som mangler standarder, for å unngå kostnadene som er knyttet til å gjøre romferden trygg, mener enkelte. Problemet sammenlignes med dagens tilstander i skipsfarten.

Romfartøy synker ikke

"Et rakettinn fra Apollo 8 like etter separasjon ved månen i 1968. Foto: NASA"
"Et rakettinn fra Apollo 8 like etter separasjon ved månen i 1968. Foto: NASA"

Eiere av rustne tankbåter kan i dag registrere båtene under det flagget som passer dem, for å unngå strenge lover andre steder.

Forskjellen på skipsfarten og romfarten er at vrakede båter synker, mens vrakede romfartøy fortsetter å svirre rundt jorda i flere tiår eller hundreår.

Når objekter i rommet eksploderer eller kolliderer med hverandre, fortsetter skyene av dødelig søppel å vokse seg tykkere.

En lang internasjonal dragkamp forventes før internasjonale standarder blir innført for et renere verdensrom.

Lenker:

Internasjonal komité: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee
FNs International Space Information Service: Technical Report on Space Debris
The National Academic Press: Protecting the Space Shuttle from Meteoroids and Orbital Debris
NASAs Hypervelocity impact technology facility: The problem
New York Times: Wanted: Traffic Cops for Space
Times Herald: Impact of space debris
ESA: Space is big, but not big enough
U.S. Air Force Space Command: Space traffic controllers keep satellites safe
NASA og Johnson Space Center: Meteroid & Debris database