Å skyte søppel med laser

Det høres kanskje ut som å skyte fluer med bazooka. Men for å rydde opp i rotet som er i ferd med å samle seg i bane rundt jorden, kan en laserstråle bli et reelt alternativ.

Publisert

En himmel full av stjerner – og søppel.

I bane rundt jorden, noen hundre kilometer oppe, begynner det å bli en hel del av sistnevnte. Siden romeventyret begynte har vi nemlig vært bedre til å sende ting opp i verdensrommet, enn til å hente dem ned derfra.

Gamle satellitter og annet romfartsmateriale har blitt forlatt der oppe, og fordi objektene følger en bane lagt opp av jordens tyngdefelt, blir det der i lang, lang tid.

Problemet oppstår dersom det blir så mye av søpla at det blir fare for kollisjoner. Hver kollisjon – særlig mellom store objekter, som for eksempel utgåtte satellitter – skaper massevis av nytt vrakgods, som igjen øker faren for nye kollisjoner.

Laser stasjonert på jorda skyter romsøppel (Illustrasjon: Per Byhring/forskning.no)
Laser stasjonert på jorda skyter romsøppel (Illustrasjon: Per Byhring/forskning.no)

Blir det for fullt, blir banene til slutt ubeboelige for satellittene vi bruker til navigering, krigføring, finanshandel og en masse andre gjøremål.

Men et team fra Universities Space Research Assosciation, som er tilknyttet NASA, vet kanskje råd. De har foreslått en laser, stasjonert på jorda, som kan brukes til å skyve på objekter som er i ferd med å kollidere, og på den måten hindre at mengden romsøppel øker.

– Dette virker som en original og ganske gjennomtenkt idé, som faktisk kan fungere for å løse dette kommende problemet vi har med romsøppel, mener Terje Wahl, avdelingsdirektør ved Norsk Romsenter.

Svak laser kan skyve akkurat nok

Romfartsfolket har lenge visst om det økende søppelproblemet i verdensrommet, og bruk av laser har vært foreslått tidligere.

(Illustrasjon: NASA)
(Illustrasjon: NASA)

Problemet er bare at dersom laseren er sterk nok til å skyve unna et objekt, så er den også sterk nok til å sabotere andre lands satellitter. Bekymringen for at laseren skal brukes som et våpen, har hittil satt en stopper for planene.

Men James Mason og hans team har nå regnet på det, og de mener en medium sterk laser både vil kunne være effektiv – i det minste for små objekter – og også være svak nok til at den ikke kan oppfattes som en trussel.

– Det de foreslår, er et stort astronomisk teleskop, med en linse på rundt 1,5 eller 2 meter. Men i stedet for å titte gjennom teleskopet, så bruker man det til å skyte en laserstråle, forklarer Wahl.

Lys har nemlig en liten påvirkningskraft, og om man treffer riktig, vil det kunne være nok til at man kan skyve objektene ut av kollisjonskurs. Den foreslåtte laseren har en effekt på mellom 5-10 kilowatt.

Til sammenligning satser det amerikanske militæret på lasere med en effekt på alt fra 100 kilowatt til flere megawatt i sin våpenutvikling.

– En slik laser vil ikke være sterk nok til å flytte på en hel satellitt, men den kan fungere på objekter på kanskje opp til en halv meter, forteller Wahl.

– Da kan man beregne banen til satellittene, se hvilke objekter som potensielt kan bli en fare for dem, og så rydde veien. På den måten kan man også redusere disse farlige objektenes levetid i bane.

Snøballeffekt vil drepe satellitter

En kollisjon mellom en amerikansk kommunikasjonssatellitt og en utgått russisk satellitt i 2009, førte til 1700 nye objekter som flyr i bane der oppe, en økning i det totale antallet objekter på hele 20 prosent.

Den kollisjonen har gjort livet vanskelig for mange av de andre satellittene. Wahl nevner den store europeiske miljøsatellitten Envisat som et eksempel:

– Envisat har med seg drivstoff for å kunne manøvrere litt, for å komme i riktig posisjon. Men nå må den manøvrere stadig mer for å unngå å kollidere med vrakgods.

Over 60 prosent av alle manøvreringene Envisat gjør, er for å unngå enten vrakgods fra kollisjonen i 2009, eller delene av den kinesiske satellitten kineserne selv skjøt i stykker for noen år siden – for å vise at de kunne.

– Satellitter skal ideelt sett ha nok drivstoff til at det siste de gjør, er å styre seg ned i jordens atmosfære slik at de brenner opp, forklarer Wahl.

– Men stadig bruk av drivstoff for å ikke kollidere forkorter levetiden til satellittene. Envisat, som er enorm og veier åtte tonn, har uansett ikke drivstoff nok til å avslutte med et slikt svalestup. Så den vil bli gående der oppe i mange tiår.

Da må vi holde veien ryddig, også etter at den er død. For om den slås i stykker, blir den et kjempeproblem for andre satellitter igjen.

Envisat, den største europeiske jordobservasjonssatellitten. Ill.: ESA.
Envisat, den største europeiske jordobservasjonssatellitten. Ill.: ESA.

Alenegang vil skape mistenksomhet

Et økende antall kollisjoner vil føre til flere vrakdeler, som igjen vil føre til nye kollisjoner. Dette kalles Kessler-syndromet, etter forskeren Donald Kessler som beskrev det.

En slik snøballeffekt vil til slutt gjøre banene ubeboelige.

Tanken på en kjempelaser rettet mot rommet gir unektelig assosiasjoner til dårlige sci-fi-filmer fra 1980-tallet. Flere bekymrer seg for den reelle muligheten for at en slik laser kan brukes som våpen.

Ved å flytte på en fiendesatellitt, eller kanskje til og med bare blende den i et raskt øyeblikk, kan man vinne viktige taktiske seire i moderne krigføring, der det meste foregår ved hjelp av satellittkommunikasjon.

– Nye oppfinnelser er jo alltid et tveegget sverd. Det som kan brukes til å hjelpe, vil kunne brukes til ugagn, påpeker Wahl.

– Jeg tror at hvis en stor part begynte å ordne opp alene, utenfor for eksempel FN-systemet, ville det nok blitt sett på med stor mistenksomhet fra andre aktører.

Test for asteroidetrussel

Wahl tror løsningen må være en felles handlingsplan som involverer alle parter – både USA, Kina, Russland og andre som har interesse i romfart.

"Terje Wahl (Foto: Norsk Romsenter)"
"Terje Wahl (Foto: Norsk Romsenter)"

– NASA og ESA, den europeiske romfartsorganisasjonen, har jo allerede en god dialog om disse tingene, så vi får håpe den dialogen etter hvert utvider seg til å bli virkelig global, sier han.

– Romsøppel er på agendaen i FN for tiden. Det brukes mye tid og energi på det, for man har forstått hvor store problemer vi får om vi ikke gjør noe med det.

Et slikt felles initiativ, der for eksempel USA og Kina samarbeider, kan også være en test for de virkelig enorme utfordringene som er på vei mot oss.

– Det er jo en parallell til problemet med hva vi skal gjøre dersom man oppdager en stor asteroide som er på vei mot jorden. Det er samme type problemstilling, der ingen bør handle alene og man trenger felles innsats, sier Wahl.

– Virkemidlene må selvsagt være annerledes i den situasjonen, men kravene til samarbeid og koordinering er like, så dette kan være en slags minitest for et slikt scenario, tror han.

Antarktis ideelt

Det er ikke bare lett å skulle skyte en laser 800 km opp i luften, gjennom atmosfæren, og treffe en halvmeter stor dings i fart. Man er avhengig av stabile værforhold, uten skyer, og laseren må stå på et sted der objektene passerer ofte nok til at laseren rekke å skyve nok på dem.

I artikkelen der denne ideen har blitt presentert, har teamet undersøkt flere forskjellige steder å plassere laseren: på et platå i Antarktis, i fjellene på Hawaii, i Alaska eller i Australia.

Forskerne mener plassering i Antarktis ville være best.

– Det er en slette som ligger på 4000 meters høyde, så du får jo mye mindre atmosfære å gå gjennom, forteller Wahl.

– Dessuten er det tørt og klart vær, så du unngår mye skyer. Problemet er jo strøm og disse andre tekniske tingene det er vanskelig å få tilgang til midt på Sydpolen.

Eller Galdhøpiggen?

Hytta på toppen av Galghøpiggen (Foto: Marcin Szala/Wikimedia Creative Commons)
Hytta på toppen av Galghøpiggen (Foto: Marcin Szala/Wikimedia Creative Commons)

– Denne artikkelen var rett og slett så interessant at jeg tror den vil bli studert grundig, både i NASA og ESA, sier Wahl.

– Det amerikanske militæret har utviklet ganske gode lasere de siste årene, så det bør være mulig å teste denne teorien.

Det viktigste i et slikt prosjekt er allikevel god trafikkovervåking, altså baneberegning.

– I det øyeblikket du dytter på noe, må du være sikker på at du dytter i riktig retning, og ikke for eksempel inn på kollisjonsbane med objektet som kommer bak, påpeker han.

USA har allerede et slikt overvåkingssystem på plass, og Europa er i ferd med å utvikle sitt eget.

Men om romlaseren kan stå i Alaska – hvorfor ikke i Norge?

– Vi har en del skyer, men til gjengjeld ligger vi nære polene, slik at satellittene vil passere over flere ganger enn nærmere ekvator. Se for deg en fin, diskret astronomikuppel på toppen av Galdhøpiggen, eller oppe i Nord-Norge, som bidro til å holde rommet rent, sier Wahl.

Kilde:

J. Mason m.fl. (2011) Orbital Debris-Debris Collision Avoidance arXiv preprint server, publisert 9. mars 2011