Kamikaze robotokkal gyűjtenék az űrszemetet

Űrvontatóval, lézersugárral és öngyilkos robotokkal oldanák meg a kutatók az egyre szaporodó űrszemét problémáját. A Föld körül keringő törmelék mind nagyobb veszélyt jelent a még működőképes műholdakra, sőt a Nemzetközi Űrállomásra is.

2012-ben a NASA Föld körül keringő automata űrszondáinak nyolc alkalommal kellett kitérnie a feléjük közeledő kozmikus törmelékdarabok elől. Az Nemzetközi Űrállomásnak (ISS) egy év alatt háromszor kellett hasonló manővert végrehajtania. 2012. március 24-én a helyzet olyan súlyos volt, hogy az ISS-en már nem volt idő a manőver végrehajtására, ezért a személyzetnek a Szojuz mentőűrhajókba kellett fedezékbe húzódnia. Az űrszemét nagyobb darabjai néha a Földre is lezuhannak, a kisebb darabok viszont elégnek a légkörben.

Egy Delta hordozórakéta második fokozatának 250 kilogrammos üzemanyagtartálya 1997-ben zuhant le Texasban Forrás: NASA

Az űrszemét mennyisége folyamatosan nő. Időnként ugrásszerű növekedés is előfordul, például 2007-ben, amikor Kína szándékosan megsemmisítette egy fölöslegessé vált műholdját, vagy 2009-ben, amikor az Iridium-33 és a Kozmosz-2251 műholdak összeütköztek. A kínai Fengyun-1C több mint 3300 darabra szakadt, az amerikai és az orosz műhold ütközése 2200 törmelékdarabot keltett. E két esemény 50 százalékkal megnövelte az űrszemét mennyiségét. 2012 elején egy kínai rakétafokozat robbanása néhány tucat, októberben pedig egy orosz Proton Briz-M rakétafokozat robbanása néhány száz darabbal gyarapította a kozmikus hulladékot.

Lubos Perek cseh kutató nyilvántartása szerint a Föld körül keringő mesterséges eredetű testek együttes tömege hat- és hétezer tonna között lehet, legalábbis ami a radarokkal követhető, 10 centiméternél nagyobb darabokat illeti. Mások még ennél is többnek becsülik a keringő anyagot, különösen, ha a rengeteg apró darabot is figyelembe vesszük, amik még jócskán képesek kárt okozni az űreszközökben. Mintegy 60 test tömege 6 és 14 tonna közötti, míg 300 darab 3 és 6 tonna közötti tömegű. Ezek irányítatlan lezuhanása a Földre jelent veszélyt, ugyanakkor ezeknél az aktív eltávolítási módszerek kevéssé hatásosak. A teljes űrszemétmennyiség felét a mindegy 2000 darab 1 és 3 tonna közötti test adja. Perek javaslata szerint a jövőben minden űreszközt lézertükrökkel kellene felszerelni, hogy pályájukat pontosabban lehessen követni, így kevesebb lenne az ISS esetében a vaklárma.

A Föld körül keringő űrszemét-darabok száma már jóval meghaladta a 15 ezret. A rózsaszín görbe a törmelékdarabok számát mutatja, a legfelső görbe az összes darab. Jól látható a 2007-es kínai „kísérlet” és a 2009-es ütközés hatása, a két esemény hatására a szemét mennyisége ugrásszerűen mintegy 50%-kal nőtt. Forrás: colorado.edu

A helyzet súlyosságára jellemző, hogy az ENSZ Világűrbizottságának Tudományos és Technikai Albizottsága már 20 éve napirenden tartja az űrszemét kérdését. Az ENSZ Albizottságának múlt hónapban tartott ülésszakán külön szimpóziumot szenteltek az űrszemét eltávolítási lehetőségeinek.

Alin Albu-Schäffer a Német Repülő- és Űrügynökség (DLR, Deutsche Luft- und Raumfahrtagentur) Robotikai és Mechatronikai Intézetének munkatársa előadásában többek közt a DEOS (Deutsche Orbitale Servicing Mission) küldetés tervét ismertette. A küldetés során a DEOS-nak meg kellene közelítenie a Föld körüli pályán irányítatlanul sodródó és esetleg forgó céltárgyat, vagyis az űrszemét nagy darabját. Megállítja a forgását, összekapcsolódik vele, majd saját hajtóművével olyan pályára tér át, amelyen mindketten irányítottan megsemmisülnek a Föld légkörében. Albu-Schäffer szerint a feladat robotikai része gyerekjáték ahhoz képest, amire az intézetükben földi célokra kifejlesztett robotok képesek.

A Német Űrügynökség tervezett űrtakarító kamikaze robotja befogja az irányíthatatlanná vált űrszemét darabot, majd azzal összekapcsolódva megsemmisíti magukat a légkörben Forrás: DLR, Deutsche Luft- und Raumfahrtagentur

Egy másik terv a geoszinkron pálya megtisztítását veszi célba. Az ENSZ ajánlásainak megfelelően a még működőképes, de fölöslegessé váló távközlési műholdakat néhány száz kilométerrel magasabbra emelik. A működésképtelen holdak esetében ezt egy űrvontatóval tervezik megoldani, amelyik sorra megközelítené a zavart okozó űrszemétdarabokat, és eltávolítaná azokat a különösen értékes - sokak által egyenesen természeti kincsnek tekintett - geoszinkron pályáról.

A geoszinkron pálya nagytakarítását végző űrvontató terve Forrás: NASA

Az ENSZ szimpóziumán az amerikai Darren McKnight összefoglalta a további lehetséges aktív űrtakarító módszereket. A „konzervatív” eljárások közé tartozik az elektrodinamikus űrszemét megsemmisítő: a roncsdarabokat elektromágneses térrel kényszerítik olyan pályára, amelyen hamarabb elégnek a légkörben. Hatékony és egyszerű módszer lehet valamilyen felfújódó szerkezet alkalmazásával megnövelni a fékező erőt. Ilyen lehet akár egy napvitorla is, amilyeneket az űrkutatásban használtak már, de nem űrszemét aktív eltávolítására. A módszer hátránya a lassúsága. Műszaki szempontból nem jelentene különösebb nehézséget az sem, ha a nagyobb roncsdarabokat valamilyen űrvontatóval irányított visszatérő pályára küldenék.

A merészebb ötletek közé tartozik a törmelék földi vagy űrbe telepített lézerekkel történő „lelövése”. Ebben az esetben a lézersugár hatására elgőzölgő anyag tolóereje okozná a szükséges pályaváltoztatást. Az eljárás fizikája még tisztázatlan, előnye lenne viszont, hogy a bukdácsoló törmelékre is alkalmazható. Egy még fantasztikusabb elképzelés szerint a közepes darabok eltávolíthatók, ha több tonna wolframport szórnak szét a pályájuk mentén, ezzel keltve extra fékezőerőt. Sajnos a por az aktív műholdakra káros hatással lenne, és egyébként sem tűnik jó ötletnek a szemetet további szemeteléssel eltüntetni.

A Hubble-űrtávcső rádióantennáján apró lyuk őrzi egy űrtörmelékkel történt találkozás emlékét Forrás: NASA

A módszerek közös jellemzője, hogy legjobb esetben is csak kísérleti stádiumban vannak, nem túl hatékonyak, viszont igencsak költségesek. Egyelőre tehát nincs más választásunk, mint hogy bízzunk az egyre erősödő naptevékenységben. Ennek következtében ugyanis kissé „felfúvódik” a Föld légköre, így hatékonyabban fékezi és égeti el az alacsonyra kerülő űrszemetet.