Onze planeet wordt omringd door ruimtevaartuigen die belangrijk werk verrichten om ons veranderende klimaat te bestuderen, wereldwijde communicatie- en navigatiediensten te leveren en ons te helpen belangrijke wetenschappelijke vragen te beantwoorden. In 2002 publiceerde het Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) de richtlijnen voor het beperken van ruimtepuin. De maatregelen die in de richtlijnen worden beschreven, beschrijven hoe ruimtemissies zodanig kunnen worden ontworpen, uitgevoerd en verwijderd dat het ontstaan van ruimtepuin wordt voorkomen. Sinds 2016 publiceert het ESA Space Debris Office jaarlijks een Space Environment Report om een transparant overzicht te geven van de wereldwijde ruimtevaartactiviteiten en te bepalen hoe goed deze en andere internationale maatregelen ter vermindering van het ruimtepuin de duurzaamheid van de ruimtevaart op de lange termijn verbeteren. Maar sommige van hun banen raken overvol en kolken steeds meer met dodelijke, snel bewegende stukken van ter ziele gegane satellieten en raketten die onze toekomst in de ruimte bedreigen.
Het aantal nieuw gelanceerde satellieten blijft jaar na jaar stijgen
2409 nieuwe, gevolgde 'payloads' (voornamelijk satellieten) zijn in 2022 in een baan om de aarde gebracht, meer dan ooit tevoren.
De meeste nieuwe satellieten komen in vergelijkbare banen
De ruimte mag dan ondoorgrondelijk groot zijn, de gebieden met economische waarde kunnen schokkend klein zijn. Het aantal nieuwe satellieten dat vorig jaar werd gelanceerd, werd bijna volledig gedomineerd door satellieten die commerciële satellietconstellaties in lage banen om de aarde opzetten of uitbreiden. Deze constellaties worden gelanceerd om diensten zoals wereldwijde communicatie te leveren, maar slechts een smalle band van banen is geschikt voor deze doeleinden. Als gevolg hiervan zou een botsing of fragmentatie in deze baangebieden catastrofaal zijn voor de rest van de satellieten in vergelijkbare banen en voor satellieten of bemande ruimtevoertuigen die door dit gebied reizen op weg naar verder weg gelegen bestemmingen.
Deze banen om onze planeet zijn het gevaarlijkst
Van de meer dan 30 000 afzonderlijke stukken ruimteschroot groter dan 10 cm die op dit moment zijn geïdentificeerd, zwerft meer dan de helft in een lage baan om de aarde (lager dan 2000 km). Dit is exclusief objecten die nog niet gevolgd zijn of objecten die momenteel te klein zijn om te volgen. Op basis van ESA-modellen is het totale aantal objecten in een baan om de aarde dat groter is dan 1 cm waarschijnlijk meer dan een miljoen.
Door het toenemende lanceringsverkeer is de kans echter groter dat de gemiddelde satelliet in een baan onder 600 km een uitwijkmanoeuvre moet uitvoeren om een botsing met een andere satelliet te voorkomen dan met een brokstuk. Een mogelijke botsing met een andere operationele satelliet is misschien gemakkelijker te vermijden, omdat beide objecten manoeuvreerbaar zijn, maar dit vereist een goede coördinatie en gegevensuitwisseling tussen operatoren om misverstanden te voorkomen. Op grotere hoogten lopen satellieten het grootste risico om in botsing te komen met een brokstuk dat afkomstig is van een van de weinige bekende break up voorvallen.
Een recordaantal objecten komt de atmosfeer van de aarde weer binnen
In 2022 is een recordaantal door mensen gemaakte objecten uit de ruimte gevallen. Dit werd veroorzaakt door een groot aantal vallende 'payload fragments' (PF), meestal als gevolg van een antisatelliettest die in een baan om de aarde werd uitgevoerd. Vorig jaar kwam echter ook een recordaantal satellieten opnieuw de aardatmosfeer binnen.
Dat betekent dat het aantal terugkeergevallen waarschijnlijk zal blijven stijgen.
Meer dan 80 % van de constellatiesatellieten die in 2022 werden gelanceerd, werden in banen gebracht van waaruit ze in minder dan twee jaar naar de aarde zullen terugvallen als ze niet langer operationeel zijn of als ze hun voortstuwing verliezen. De verwachting is dan ook dat het stijgende aantal satellieten dat de atmosfeer van de aarde verlaat, de komende jaren zal aanhouden. De meeste satellieten zonder opstelling worden in banen gebracht van waaruit het natuurlijke verval in minder dan het maximum van 25 jaar zou plaatsvinden dat in internationale richtlijnen en normen is vastgelegd. In de praktijk heeft de invoering van deze richtlijnen geleid tot een verschuiving van de orbitale activiteiten naar lagere hoogtes in vergelijking met 10 jaar geleden.
De meeste terugkeren naar de aarde zijn ongecontroleerd... voorlopig
De meeste objecten komen echter ongecontroleerd weer binnen: ze worden aan het einde van hun missie uitgeschakeld en achtergelaten om in de aardatmosfeer te vallen en op te branden. Dit helpt om banen vrij te houden van inactieve ruimteafval, maar de eigenaar heeft geen controle over waar in de lucht van de aarde het uiteen zal vallen en waar eventuele overgebleven fragmenten zullen landen. Vooruitstrevende technologie, toenemende herbruikbaarheid en de implementatie en naleving van duurzaamheidsrichtlijnen hebben geleid tot een recente toename van "gecontroleerde terugkeer" voor raketlichamen. Een gecontroleerde terugkeer stelt operators in staat om hun hardware sneller uit beschermde gebieden te verwijderen en met meer controle over waar, wanneer en hoe het weer binnenkomt - en zelfs landt - tegen de kosten van het toewijzen van brandstof om dit te doen.
Als de richtlijnen voor het beperken van ruimteschroot de komende jaren strenger worden, moeten satellieten beschermde gebieden mogelijk ook sneller verlaten dan nu het geval is en op een nog veiligere manier. Een manier om dit te bereiken is door de satelliet zo te ontwerpen dat hij aan het einde van zijn missie gecontroleerd kan terugkeren. Maar het is niet omdat een oudere satelliet niet ontworpen is om gecontroleerd te worden tijdens zijn afdaling door de atmosfeer, dat het onmogelijk is om dat wel te doen. In juli 2023 probeerden teams van ESA's ESOC missiecontrole een nieuwe manier om een terugkeer van een oudere satelliet te begeleiden, die deze terugkeer veiliger kan maken. De ESA-teams voerden de eerste "geassisteerde terugkeer" in zijn soort uit toen ze de Aeolus-satelliet van het Agentschap boven onbewoonde gebieden in de Atlantische Oceaan en Antarctica lieten opbranden, hoewel de satelliet eind jaren 90 was ontworpen zonder de bedoeling om hem op deze manier te besturen.
De ruimte wordt steeds nuttiger, waardevoller en zelfs essentieel voor de moderne samenleving. Maar we moeten ervoor zorgen dat we niet alleen de voordelen uit de ruimte halen, maar ook het afval. Grote stukken ruimteschroot brengen twee soorten risico's met zich mee: het kortetermijnrisico dat ze rechtstreeks op een actieve satelliet botsen en het langetermijnrisico dat ze uiteenvallen in een wolk van kleinere stukken die elk een satelliet catastrofaal dreigen te beschadigen. Zelfs als we vanaf nu niets meer zouden lanceren, zouden botsingen tussen de ruimtepuinobjecten die zich al in een baan om de aarde bevinden het probleem verergeren. Op de lange termijn zou toenemende ruimteactiviteit kunnen leiden tot het "Kessler-syndroom" - de situatie waarin de dichtheid van objecten in een baan om de aarde zo hoog is dat botsingen tussen objecten en brokstukken een cascade-effect veroorzaken, waarbij elke botsing brokstukken genereert die de kans op verdere botsingen vergroten. Op dat moment zullen bepaalde banen om de aarde volledig onherbergzaam worden.
Bron: ESA
