Nu skal vi rydde op i rummet

Den 22. september 2020 giver en alarm pludselig genlyd på Den Internationale Rumstation, ISS. Et objekt har kurs mod stationen. Her 400 kilometer over Jorden er en kollision lig en potentiel katastrofe. Og mens astronauterne derfor søger tilflugt i evakueringsfartøjet Sojuz, bliver rumstationens raketmotorer affyret og skubber den i løbet af få minutter ud af farezonen.

Siden 1999 har astronauterne på ISS hele 26 gange måttet lave lignende undvigemanøvrer for at undgå sammenstød med en af de mange tusind små og store stykker rumskrot, som er i kredsløb om Jorden.

Og risikoen for sammenstød i rummet bliver kun større.

Antallet af aktive satellitter stiger formentlig fra ca. 3600 i dag til over 10.000 i løbet af de næste ti år. De mange nye satellitter skal både undgå at støde ind i hinanden og i de mange vragdele, der suser rundt.

Heldigvis udvikler ingeniørerne i disse år nye fartøjer og teknologier, der kan fjerne gamle satellitter og guide de mange nye sikkert rundt omkring Jorden, for gør vi ikke noget nu, ender mængden af rumskrot med at lukke helt ned for nye opsendelser.

Rumskrot truer missioner

Med tiden løber alle satellitter tør for energi. I dag er holdbarheden typisk fra omkring fem år op til 15 år. Herefter kan de ikke længere fastholde deres kredsløb.

En del af satellitterne styrter ned og brænder op i atmosfæren, men andre ender med at drive inaktive rundt i såkaldte kirkegårdsbaner. Flere tusind inaktive satellitter kredser om Jorden lige nu.

Og her er de ikke alene.

Når raketter bliver sendt op, smider de typisk de nederste dele én efter én, når delene løber tør for brændstof. Resultatet er, at over 2000 større raketdele ifølge analysetjenesten CelesTrak i øjeblikket kredser formålsløst rundt om Jorden.

Her risikerer raketdelene at støde ind i andre fartøjer – eller styrte ukontrolleret ned, som en 18 tons tung kinesisk raket gjorde det i maj 2021.

I dag er raketproducenterne blevet bedre til at sikre, at udtjente raketdele ikke ender som farligt rumskrot, men styrter kontrolleret ned og brænder op i atmosfæren. I 2019 levede op til 70 pct. af rakettrinnene ifølge ESA op til FN’s retningslinjer for at mindske mængden af rumskrot mod kun lidt over 20 pct. i 2000.

Men uanset hvor smart bygget de nyeste raketter er, står vi allerede med en gigantisk udfordring: 1.000.000 stykker rumskrot på over en centimeter i diameter kredser nemlig ifølge ESA om Jorden. Og i de kommende år stiger antallet af satellitter.

Satellitter myldrer ud i rummet

De første satellitter, der blev sendt i kredsløb om Jorden, var dyre og vejede op til flere tons. Siden er satellitternes vægt og pris raslet ned, og i dag bliver de bygget helt ned i det såkaldte CubeSat-format på ti x ti x ti centimeter. Samtidig er raketter også blevet langt billigere i de senere år.

Derfor står stadig flere rumfartsorganisationer og private firmaer i dag klar med flere og flere satellitter.

Et eksempel er Starlink-satellitterne, som er rumfartsfirmaet SpaceX’ bud på satellitbaseret internet. Firmaet sender hver måned 60 Starlink-satellitter op og har planer om at opsende i alt 12.000 satellitter.

SpaceX får konkurrence af bl.a. Amazon og OneWeb. OneWeb vil sende mere end 600 satellitter afsted, mens Amazon planlægger at opsende over 3000 satellitter.

Kritikerne ser til med bekymring, for med disse sværme af satellitter vil risikoen for sammenstød stige drastisk.

Og den er allerede stor. Siden begyndelsen af rumalderen og frem til 2019 har der ifølge ESA været 561 bekræftede sammenstød, hvor satellitter, rakettrin og andre rumdele er blevet splittet i småstykker.

NASA-ekspert i rumskrot Don Kessler beskrev allerede i 1978 i en berømt artikel, hvordan stigende mængder rumskrot kan skabe en kædereaktion, hvor kollisioner skaber rumskrot, som skaber flere kollisioner, som skaber mere rumskrot, og så fremdeles.

Selv de mindste stykker rumskrot kan forårsage store skader.

Det oplevede astronauterne ombord på Den Internationale Rumstation i 2016, da der blev slået et skår på omtrent syv millimeter i glasset på stationens observationskuppel.

Ifølge ESA var det sandsynligvis en flage maling eller en metalstump på nogle få tusindedele af en millimeter, der forårsagede skåret. Et stykke skrot på blot en centimeter kan slå hul i et af rumstationens besætningsmoduler, mens et stykke på ti centimeter vil kunne ødelægge et helt rumfartøj.

I takt med at rumskrot bliver en større og større trussel for rumfarten, intensiverer forskere indsatsen for at overvåge alle de store og små objekter i kredsløb, mens ingeniører konstruerer fartøjer, der kun får til opgave at rydde op derude.

Astrofysikeren Moriba Jah fra University of Texas at Austin er en af verdens førende rumskrotforskere. Han har udviklet en detaljeret computersimulering af satellitternes baner og det rumskrot, som de for alt i verden skal undgå.

Moriba Jah forklarer i et interview med techmediet The Verge, at et stort problem med rumskrot er, at små afvigelser i de radarobservationer, som kortlægger banerne, gør målingerne meget usikre. Selv små afvigelser kan i rummet svare til usikkerheder på flere hundrede meter.

Forskerne har dermed svært ved med sikkerhed at forudsige, hvornår og inden for hvilken afstand et stykke rumskrot passerer for eksempel ISS.

Den oplagte måde at komme usikkerhederne til livs på er at foretage mere præcise observationer – og det kræver, at måleudstyret flyttes tættere på satellitter og rumskrot.

Derfor rykker indsatsen nu fra teleskoper på Jorden til satellitter i kredsløb.

Færdselspoliti i rummet

Det kan virke paradoksalt at løse trængselsproblemer ved at opsende flere satellitter, men det er ikke desto mindre netop, hvad målet er med den såkaldte Skylark-konstellation.

Skylark skal fungere som trafikregulering i rummet. 12 satellitter skal opsendes og kommer til at overvåge mylderet af satellitter, raketdele og småstumper, fortæller administrerende direktør Stewart Bain fra firmaet NorthStar, der står bag Skylark.

“Vores system er lidt som flykontrol, men bare i rummet, for hvis der var en sandsynlighed på en ud af tusind for en kollision, ville du aldrig sætte dig ombord på et fly. Og sandsynligheden for en kollision (i rummet, red.) er stigende,” siger han til Illustreret Videnskab.

Skylark-satellitterne er udstyret med kameraer, som tager billeder af forbipasserende satellitter og stykker af rumskrot. Billederne bliver brugt til at kortlægge objekternes baner rundt om Jorden.

Med den viden kan der opbygges et katalog over flere hundrede tusinde genstande, hvorefter computere kan beregne risikoen for kollisioner mere præcist end tidligere, hvor observationerne er sket fra Jorden, lyder Stewart Bains argument for sit system.

Oprydningsfartøjer letter

Uanset hvor præcist vi overvåger og trafikregulerer kredsløbene om Jorden, forsvinder alle de objekter, der fylder vores kredsløb, ikke af sig selv.

Derfor introducerer forskerne nu forskellige fartøjer, der kan rydde op i rummet.

Et eksempel er ClearSpace-1, som Det Europæiske Rumagentur, ESA, vil opsende for at fjerne et af organisationens egne stykker skrot, et forbindelsesmodul fra en Vega-raket.

ClearSpace-1 er udstyret med raketdyser, så den kan navigere rundt mellem forskellige kredsløbsbaner. Og ombord er en mekanisk klo, der kan gribe fat i skrotstykker. Når fartøjet har sikkert fat om sit mål, styrter den sammen med skrottet på selvmordsmission ned i atmosfæren og brænder op.

Og en lignende plan har det japanske firma Astroscale forfulgt med fartøjet End-of-Life Services by Astroscale (ELSA), som netop har gennemført sin første succesfulde test i 500 kilometers højde under navnet ELSA-d for demonstration.

Her indfangede fartøjet helt enestående en satellit – en testversion på 17 kg – uden brug af gribemekanismer, men kun ved hjælp af en magnet.

Hvis ELSA-d fortsat beviser sit værd i kommende testmissioner, skal det færdige fartøj i fremtiden hive vildfarne satellitter til sig og styre dem sikkert ned i atmosfæren, hvor de brænder op.

ELSAs første egentlige mission begynder efter planen i 2022, hvor Astroscale skal kortlægge kredsløbet for en gammel japansk raketdel, som senere skal indfanges.

Noget rumskrot skal dog ikke brænde op, men i stedet genaktiveres – for eksempel satellitter, der har for lidt brændstof tilbage til at fastholde deres oprindelige kredsløb.

Det gælder for eksempel firmaet Iridium Communications. 23 af firmaets i alt 95 opsendte satellitter er inaktive og driver formålsløst rundt 7-800 km over Jorden, hvor de let kan blive i kredsløb i 100 år eller mere, hvis ikke de aktivt bliver flyttet.

Derfor har firmaet Northrop Grumman konstrueret fartøjet The Mission Extension Vehicle-1 (MEV-1). MEV-1 kan koble sig til inaktive satellitter, skubbe dem tilbage i aktive kredsløb og dermed forlænge deres levetid med op til fem år.

MEV-1 er allerede i gang med sin første mission, som begyndte i 2020, hvor fartøjet koblede sig sammen med Intelsat 901 – en 20 år gammel kommunikationssatellit, der var ved at løbe tør for brændstof og derfor var gået i et inaktivt kredsløb kaldet et “kirkegårdskredsløb”.

MEV-1 overtog styringen med Intelsat 901 og bragte satellitten tilbage i dens korrekte bane. Dermed blev dens arbejdsliv forlænget frem til 2025.

Spørgsmålet er dog, om vi risikerer, at det svimlende antal af nye satellitter ender galt, før de nye trafikreguleringssystemer og “rumskraldebiler” når at få kontrol med situationen.

Og kan kædereaktioner af rumskrot, der kolliderer, reelt lukke rumfarten ned, som Don Kessler advarede om for mere end 40 år siden?

Rumskroteksperten Moriba Jah forholder sig over for The Verge forsigtigt optimistisk. Han minder om, at opsendelsen af nye satellitter kan stoppes, hvis tingene begynder at gå skævt.

Hvis vi skal fortsætte med at opsende så mange satellitter, som vi gør lige nu, skal der dog ny teknologi til.

Alting, der bliver sendt op, skal udstyres med navigationsudstyr, så det enten kan styres sikkert ned i atmosfæren igen eller sendes på en uendelig rejse ud i rummet, så det ikke længere stopper vores kredsløb til.