”Constelațiile” de sateliți și impactul asupra climei

Chiar dacă până în prezent nu au fost raportate reintrări în atmosfera terestră ale unor resturi orbitale care să ajungă la sol în România, odată cu creșterea numărului de sateliți plasați pe orbitele din jurul Pământului problematica a devenit de actualitate.

Totuși, noile generații de sateliți se dezintegrează în proporție de 90 – 95% la reintrarea în atmosferă, iar aceste manevre se fac în general controlat, uneori către Punctul Nemo, un adevărat “cimitir spațial” aflat într-o zonă izolată din Pacificul de Sud. Însă noile constelații de sateliți au un impact major asupra cercetarii științifice, mai ales în privința observațiilor astronomice de la sol, implicit asupra monitorizării active ale efectelor schimbărilor climatice.

De asemenea, datorită materialelor din care sunt construiți acești sateliți, putem fi afectați în mod direct deoarece în timpul arderii la reintrarea în atmosfera terestră se generează oxid de aluminiu, cunoscut și sub denumirea de alumină, ce duce la epuizarea stratului de ozon, ceea ce ar putea modifica capacitatea atmosferei de a filtra radiația ultravioletă emisă de către Soare.

Trebuie punctat că fiecare misiune spațială “își lasă amprenta” atât asupra atmosferei terestre, cât și asupra densității de resturi de pe orbitele din jurul Pământului.

Într-un recent raport făcut public, ESA (European Space Agency) a declarat că pe orbitele din jurul Terrei se află peste 1 milion de deșeuri spațiale, mai mari de 1 cm. Astfel sunt induse o serie de reacții în lanț, efectul fiind sesizat la nivelul schimbărilor climatice.

În ultimii cinci ani s-a constatat o triplare a numărului de sateliți operaționali plasați pe orbitele din jurul Pământului, un avânt tehnologic fără precedent. Cea mai mare creștere a fost înregistrată pe orbitele joase ale Pământului (până la 2.000 km altitudine), pe aceste orbite LEO (Low Earth Orbit) fiind plasați în special sateliții de comunicatii: servicii de date și voce.

Pe orbitele joase din jurul Terrei sunt activi 7.047 sateliți

Pe orbitele joase din jurul Terrei sunt activi 7.047 sateliți, mai mult de 58% dintre aceștia fiind organizați în constelația Starlink. Însă acesta este doar începutul… Asta deoarece, conform unor estimări, numărul sateliților activi de pe orbitele LEO va ajunge la aproximativ 100.000 unități pana la finele acestui deceniu, notează Cristian Omat pentru Infoclima.

• Chiar dacă, la prima vedere, aceste cifre sunt impresionante, trebuie sa luăm în calcul că operatorul SpaceX și-a exprimat intenția ca, până în anul 2030, Starlink să devină o mega-constelație compusă din aproximativ 42.000 de sateliți.
• Iar dacă mai adunăm și intențiile celorlalți competitori (OneWeb, Iridium, Kuiper și alți operatori internaționali), estimarea devine chiar plauzibilă.

Dintr-o analiză economică a impactului constelațiilor Starlink, OneWeb și Kuiper reiese că ideea plasării de sateliți de comunicații pe orbitele LEO are un impact semnificativ în privința accesului populației la diverse servicii de comunicație. Asta mai ales în zone izolate de pe Pământ, acolo unde costurile ridicate pentru o infrastructură terestră nu ar fi justificate.

Însă nu este vorba numai despre comunicațiile terestre, deoarece pe aceste orbite LEO mai este desfășurată o serie de sateliți utilizați în activități de monitorizare a planetei, un exemplu în acest sens fiind programul Copernicus. Acesta este compus din sateliții din constelația Sentinel, care până la finele acestui deceniu va ajunge la aproximativ 20 de unități.

Serviciile oferite de acest program sunt grupate în șase familii: date cu privire la atmosfera terestră, la mediul marin, suprafața terestră, informații relevante despre schimbările climatice, dar și de securitate ori situații de urgență. Astfel, datele preluate pe baza programului Copernicus pot fi folosite de către utilizatorii finali într-o gamă vastă de aplicații, din foarte multe domenii.

Ce riscuri implică aceste aglomerări ale orbitelor joase din jurul Pământului?

În primul rând este vorba despre o creștere semnificativă a numărului de manevre orbitale și implicit a riscului de coliziuni intra-satelitare. Un studiu precizează că în urma cu trei ani erau efectuate, în medie, trei manevre de evitare a coliziunilor pe zi.

Însă, odată cu creșterea numărului de sateliți desfășurați pe orbitele LEO, numărul manevrelor orbitale de evitare a unui impact se estimează că va crește drastic la nu mai puțin de 8 manevre/ oră.

Așadar riscurile cresc odată cu numărul de sateliți desfăsurați pe orbitele din jurul Pământului. Iar posibilele coliziuni vor genera noi resturi spațiale (space debris), dar și scoaterea prematură din uz a unor sateliți implicați în astfel de evenimente.

O consecință majoră a aglomerării orbitelor cu resturi generate în urma coliziunilor poate conduce la fenomenul cunoscut în literatura de specialitate și sub denumirea de efectul Kessler, un concept propus în anul 1978 decătre cercetătorul NASA Donald J. Kessler. Este vorba despre un scenariu în care densitatea obiectelor aflate pe orbitele din jurul Pământului este suficient de mare astfel încât coliziunea dintre ele să poată genera o cascadă colizională.

Asta ar înseamna ca fiecare coliziune va genera fragmente suplimentare care cresc șansele unor noi ciocniri, o reacție in lanț, complet incontrolabilă. Iar în  viziunea lui Kessler, o astfel de cascadă va izola la un moment dat planeta noastră, făcând practic imposibilă explorarea spațiului,chiar și utilizarea sateliților, pentru mai multe generații.

Alumina duce la epuizarea stratului de ozon

Cercetătorii subliniază că la reintrarea în atmosfera terestră a unui satelit deorbitat din mega constelația Starlink s-ar depune mai mult aluminiu în atmosfera superioară, prin comparație cu un meteoroid. Asta deoarece sateliții Starlink, și nu numai, sunt fabricați preponderent din aluminiu, iar în timpul arderii la reintrarea în atmosfera terestră se generează oxid de aluminiu, cunoscut și sub denumirea de alumină.

Autorii studiului avertizează că alumina duce la epuizarea stratului de ozon, ceea ce ar putea modifica capacitatea atmosferei de a filtra radiația ultravioletă emisă de către Soare. Astfel sunt induse o serie de reacții în lanț, efectul fiind sesizat la nivelul schimbărilor climatice.

Mai mult, chiar și resturile rămase pe orbitele joase din jurul Pământului în urma altor misiuni pot intra în coliziune cu satelitii activi, iar fragmentele rezultate pot reintra necontrolat în atmosfera terestră, putând deveni un potențial pericol pentru populație.

• Resturile generate în urma coliziunilor orbitale măresc semnificativ populația de deșeuri spațiale, un exemplu în acest sens fiind coliziunea din 10 februarie 2009, ora 16:56 UTC la altitudinea de 789 km deasupra Peninsulei Taimir (Siberia).
• Considerată ca fiind cea mai gravă coliziune spațială din istorie, aceasta a avut loc între satelitul american de comunicații Iridium-33 (constelația Iridium) și un satelit militar rus dezafectat la momentul impactului Kosmos-2251 (constelația Strela), la viteza de 11,7 km/s.
• NASA a raportat că în urma incidentului a rezultat o mare cantitate de resturi, iar conform informațiilor la un an după impact, U.S. Space Surveillance Network (SSN) a catalogat peste 2.000 de fragmente rezultate în urma impactului, creștere marcată și pe graficul de mai sus.
• Un alt vârf sesizabil pe grafic reprezintă creșterile de resturi orbitale rezultate în urma testului chinezesc cu arma anti-satelit, eveniment care a avut loc pe 11 ianuarie 2007.

În 2022, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) a publicat ghidul “Satellite Orbital Safety Best Practices” dezvoltat împreună cu trei operatori de mega-constelatii de sateliți — Iridium, OneWeb și SpaceX.

Documentul stabilește pașii pe care trebuie să îi urmeze operatorii de sateliți, de la dezvoltare si lansare, operațiuni pe orbită și până la decomisionarea sateliților scoși din uz. AIAA recomandă ca sateliții decomisionați să fie deorbitați pentru reintrarea controlată în atmosfera terestră până la 5 ani de la încheierea perioadei de exploatare, menționând un obiectiv de un an.

Mai mult, pentru sateliții care intersectează orbitele navelor spațiale cu echipaj uman, documentul solicita o ”deorbitare gestionată activ” a satelitului prin dirijarea controlată către punctul de dezintegrare naturală.

Deșeurile satelitare- O problemă sufocantă pentru planetă

Se observă o serie de eforturi la nivel internațional pentru a reglementa activitatea sateliților care urmează a fi lansați în următorii ani pe orbitele joase din jurul Pământului și în ceea ce privește decomisionarea acestora.

Însă satelitii reprezintă doar o mică parte dintre obiectele spațiale periculoase care populează orbitele LEO. Pe lângă aceștia, o pondere consistentă o reprezintă deșeurile spațiale care au devenit o problemă stringentă la nivel mondial.

• Mai trebuie punctat că fiecare misiune spațială “își lasă amprenta” atât asupra atmosferei terestre, cât și asupra densității de resturi de pe orbitele din jurul Pământului. O masură ar putea fi reducerea treptată a numărului de lansări la o valoare rezonabilă, în vederea “curățării” orbitelor de resturile spațiale generate de misiunile din ultimele peste șase decenii.
• Fragmente mai mari sau mai mici, dar care sunt extrem de periculoase la vitezele pe care le au pe orbite. Este ca și cum pe Pământ am circula cu o mașină pe un traseu montan unde pot cădea pietre sau chiar pot fi antrenate resturile de pe carosabil de către alte vehicule, acestea devenind adevărate proiectile.

Cu toate acestea, în ultima vreme observăm fix contrariul, mai ales noua excentricitate a miliardarilor planetei: turismul spațial. De asemenea, avântul tehnologic al operatorilor de sateliți ar putea fi temperat până după “curățarea” acestor orbite pentru evitarea coliziunilor, precum și o mai atentă strategie de desfășurare a acestora pe orbitele din jurul Pământului pentru a nu afecta comunitatea științifică, mai ales astronomia observațională.

Asta deoarece “dârele” lăsate de traseele sateliților pe imaginile preluate de către observatoarele astronomice în domeniul vizibil și infraroșu apropiat (NIR) compromit total rezultatele cercetărilor, iar acest fenomen s-a amplificat în ultimii 5 ani.

Citește și:

Carta Energiei și vulnerabilitățile tratatului

Luni, 3 iulie, a fost cea mai CĂLDUROASĂ zi din istoria măsurătorilor meteorologice. „Luna iulie ar putea fi cea mai caldă din toate timpurile”

Eroziunea costieră văzută din satelit. Cercetător: ”Litoralul românesc are peste 240 km, o mare parte fiind sub semnul eroziunii”

Nou obiectiv UE | Apăsăm pedala reducerii gazelor cu efect de seră până în anul 2040

Iluminatul locuințelor noastre contează și poate face diferența

Un sistem național de MONITORIZARE a schimbărilor climatice, o primă linie de apărare pentru România?