A kiszolgált műholdakkal kapcsolatos veszélyforrások

Bolygónk körül sok ezer emberkéz alkotta objektum kering, többségük már nem is üzemel. Nagy kérdés, mi lesz a sorsuk, és jelentenek-e veszélyt a számunkra.

Az űrszemét nagyobb darabjainak térbeli eloszlása kirajzolja a 36 ezer kilométer magasan húzódó geoszinkron pályát (NASA)

A Föld körül jelenleg közel 10 ezer műhold kering. Ezek többsége 200 és néhány ezer kilométer közötti magasságban mozog, majd innen felfelé csökken a számuk (az emberes űreszközök körülbelül 400 kilométeres magasságban keringenek). Még egy térségben található sok mesterséges hold: ez az ún. geostacionárius és geoszinkron pályák zónája. Itt, 36 000 kilométerrel a felszín felett egy űreszköz ugyanannyi idő alatt kerüli meg bolygónkat, mint ahogy a Föld megfordul a tengelye körül. Az itt mozgó műholdakról tehát folyamatosan nyomon tudják követni a földfelszínnek ugyanazt a vidékét, ezért itt általában távközlési és meteorológiai célú űreszközök találhatók.

Jelenleg évente átlagosan néhány tucat műholdat bocsátanak fel. Egy-egy műhold ideális esetben 8-10 évig vagy még tovább üzemel, de bizonyos idő után "nyugdíjazzák", és a használatból kivonják. Ettől természetesen még ugyanazon a pályán marad bolygónk körül - már amennyiben erre a ritka felsőlégkör lehetőséget ad.

Bolygónk atmoszférájának magas tartományai ugyanis kis mértékben befolyásolják a műholdak mozgását, gyenge légellenállás formájában. A súrlódás révén csökkentik a mozgási energiájukat, amitől keringési magasságuk zsugorodik. Minél alacsonyabban, tehát a felsőlégkör minél sűrűbb tartományában mozog egy objektum, annál erősebb ez a hatás. A folyamat révén az itt található műholdak keringési magassága egyre gyorsabban csökken, és 100 kilométer körüli magasságban már egy keringést sem tudnak végrehajtani.

Katonai kémműholdak

A katonai célú kémműholdak jellemzőiről és működéséről érthető módon kevés a megbízható információ. Annyit tudni róluk, hogy általában igen alacsonyan keringenek, mivel innen könnyebben tudják a földfelszíni célpontokat megfigyelni. Pályájuk annyira alacsony, hogy a felsőlégkör súrlódása miatt időnként növelni kell a keringési magasságukat: ekkor bekapcsolják a hajtóművüket, és feljebb emelkednek.

Ha viszont az összeköttetés végleg megszakad egy ilyen szondával, minderre már nem kerülhet sor - így az idővel belép a légkörbe, elizzik, nagyobb darabjai pedig összeégve bár, de lezuhannak a felszínre. Hasonló várható az elmúlt napokban a sajtóban szereplő amerikai kémműholdnál is.

Mivel a Föld körül keringő bármely műhold viszonylag "lassan", 8-10 kilométer/másodperces sebességgel lépnek be a légkörbe, teljesen nem izzanak el. Durva becslés alapján még a kisebb, 30-50 centiméteres objektumokból is megmarad néhány töredék, ami aztán a felszínre esik.

Veszélyforrás az égből?

Az esetleg lezuhanó műholdak két szempontból jelenthetnek veszélyt. Egyrészt a becsapódásuk járhat kellemetlen következménnyel, összetörik azt, amire rázuhannak, akár emberéletet is kiolthatnak. Bár természetes eredetű meteoritok becsapódásai több helyen is jártak már károkkal, lezuhanó műhold okozta balesetről eddig nem érkezett híradás. Ugyanakkor fontos megemlíteni, hogy a Föld felszínének nagyobb részét víz borítja, ezért főleg oda csapódhatnak be a darabok. A szárazföldek területének nagyobb része is ritkán lakott, így csekély a valószínűsége, hogy lakott területet talál el egy-egy műholddarab.

Az ilyen események kis esélyét jól mutatja, hogy amikor 2003-ban a Columbia űrrepülőgép megsemmisült a visszatérése során - bár sok darabra esett szét és mindez az Egyesült Államok felett történt -, nem találtak el senkit a töredékek. Korábban 1979-ben lépett be a légkörbe és esett darabjaira a Skylab-űrállomás, amelynek töredékei az Indiai-óceánba és Ausztrália nyugati, ritkán lakott vidékére zuhantak. A Mir-űrállomás is a földi légkörben izzott fel, majd darabjai a Csendes-óceán déli részében végezték. Az átlagos műholdak viszont csak 1-3 méteresek, ezek visszatérése és légköri elégése sokkal kisebb feltűnéssel jár, és anyaguk jelentős része még a légkör magasabb tartományaiban megsemmisül.

A másik veszélyforrás a műholdak anyagából adodik: egyes űreszközök ugyanis mérgező nehézfémeket is tartalmaznak, valamint a kémiai hajtóanyaguk is ártalmas lehet az egészségre. Ezek azonban csak kivételesen szerencsétlen esetben okozhatnak komoly egészségkárosodást - az egyes science-fiction filmekben bemutatott, űrből érkező vírusokra és világméretű fertőzésekre nem kell számtani. Alkalmanként radioaktív anyagok is lehetnek egyes űrszondákon, de ezeket főleg a Naprendszer külső térségébe indított űreszközökön alkalmazzák, a Föld környezetében egyszerűbb és olcsóbb a napelemtábla.

Védekezni a lezuhanó műholdak ellen napjainkban nem nagyon lehet - a leginkább elfogadott megoldás célzott beléptetésük a légkörbe, hogy az óceánok területére hulljanak darabjaik. A veszélyesen alacsonyan mozgó és már nem irányítható műholdak befogása, megsemmisítése gyakorlatilag nem megoldott. Eddig egyedül az űrrepülőgéppel fogtak be és hoztak vissza már néhány űreszközt, de ezt is komoly előkészületek előzték meg, és maga a művelet is nagyon drága volt.

Elméletileg meg is lehetne semmisíteni egy műholdat, de annak technológiája nincs kidolgozva, illetve az nem publikus. Egy ilyen művelet már az űrbeli katonai alkalmazások témakörébe tartozik, és ennek megfelelően politikai következményekkel is járhat - hasonlóan ahhoz, ahogy nagy port vert fel, amikor Kína önkényesen megsemmisítette egy műholdját. Mindezeken felül nem tudni, hány és mekkora töredék keletkezik egy megsemmisített műholdból, ezek követése, esetleges ismételt megsemmisítése nagyobb problémával járhat, mint egyetlen objektum kezelése.

Űrszemét a Föld körül

A bolygónk körül keringő, használaton kívüli műholdakat, legfelső rakétafokozatokat és egyéb alkatrészeket együttesen űrszemétnek nevezzük. Mint már említettük, ezek a felszín felett néhány 100 kilométeres magasságból a felsőlégköri súrlódás miatt idővel lezuhannak - azonban sok közülük túl magasan mozog ahhoz, hogy belátható időn belül lefékeződjön.

Az űrszemét 1 milliméternél nagyobb darabjainak térbeli sűrűsége a keringési magasság szerint (NASA)

Ezek a testek tehát hosszú időskálán maradnak jelenlegi pályájukon. Veszélyforrásként jelentkeznek bármilyen Föld körüli űrtevékenység, különösen az emberes űrutazások és a Nemzetközi Űrállomás üzemeltetése szempontjából. Jelenleg közel 10 ezer darabját figyelik az űrszemétnek, ugyanis minden egyes test mozgását és helyzetét pontosan kell ismerni, hogy kritikus esetben kikerülhessék azt.

Összefoglalva elmondhatjuk, hogy nem minden műhold zuhan le, csak azok, amelyek igen alacsonyan keringenek, és a légköri súrlódás miatt csökkenő keringési magasságukat nem tudják hajtóműveikkel megemelni. A műholdak többsége ennél magasabban mozog, ahol annyira ritka a felsőlégkör, hogy emberi időskálán belül nem változik jelentősen pályájuk. Ha pedig egy műhold túl alacsonyan jár, illetve üzemanyaga már nem elegendő a pálya megemeléséhez, célzottan valamelyik óceánba irányítják. A beléptetés helyének és időpontjának kijelölésében mind a repülőjáratok, mint a tengeri hajók mozgását figyelembe veszik. Ha a kevés üzemanyag vagy a megszakadt kapcsolat nem teszi ezt lehetővé, akkor áll elő a mostani ritka helyzet: a műhold véletlenszerű helyen és időben lép majd be a légörbe.