Orbita okołoziemska niebezpiecznie zatłoczona. O krok od katastrofy

Mogło by się wydawać, że w przestrzeni kosmicznej miejsca wystarczy dla wszystkich. Okazuje się jednak, że i tam - setki kilometrów nad powierzchnią Ziemi - może się zrobić tłoczno. Niska orbita okołoziemska zmaga się ze swoistym nalotem nowych satelitów tworzących powstające obecnie megakonstelacje. Kiedy satelitów na orbicie był tysiąc, każdy z nich miał mnóstwo miejsca na niezakłócone operacje. Od czasu do czasu trzeba było wykonać jakiś manewr zmiany orbity, gdy okazywało się, że satelita znajduje się na kursie kolizyjnym z innym satelitą lub też ze śmieciem kosmicznym.

Teraz jednak sytuacja szybko ulega pogorszeniu. W 2019 r. 0,2 proc. satelitów wykonywało ponad 10 manewrów tego typu miesięcznie. Na początku 2025 r. odsetek ten wzrósł już do 1,4 proc. To przekłada się na ok. 340 satelitów, które regularnie omijają inne obiekty lub odłamki. Wciąż może się wydawać, że to niewielkie liczby. Problem jednak w tym, że naukowcy przyjmują wartość 10 wymuszonych manewrów zmiany orbity miesięcznie za próg, po przekroczeniu którego posiadanie satelitów zaczyna tracić sens ekonomiczny.

Tymczasem populacja obiektów na niskiej orbicie (LEO) rośnie w bardzo szybkim tempie. W 2019 r. śledzono ok. 13,7 tys. elementów (wraz ze śmieciami kosmicznymi), a w 2025 r. już 24 185, czyli o 76 proc. więcej. Prognozy branżowe wskazują jednak, że jeszcze do końca dekady liczba ta może się potroić, a i to będzie dopiero początkiem. Pesymiści wskazują nawet, że w ciągu kolejnych 10 lat liczba satelitów może sięgnąć miliona. Przy takiej liczbie obecne problemy będą się wydawały jedynie żartem.

Autorzy najnowszego opracowania wykorzystali do swojej analizy dane z katalogu obiektów prowadzonego przez Siły Kosmiczne USA. Dane wskazują na to, że SpaceX, największy obecnie operator satelitów na świecie, decyduje się na wykonanie manewru zmiany orbity, gdy ryzyko zderzenia wynosi więcej niż 1 na milion. NASA dla odmiany decyduje się na to przy progu 1 na 100 tys. Jak to się przekłada na liczby? Okazuje się, że w ciągu 6 miesięcy wszystkie satelity konstelacji Starlink wykonują nawet 145 tys. manewrów zmiany orbity.

Badanie wykazało szczególnie zatłoczone pasma wysokości 400–600 km oraz 700–800 km nad powierzchnią Ziemi. W pierwszym przedziale znajduje się wiele aktywnych satelitów, w drugim dominuje złom kosmiczny. W tych rejonach liczne satelity już teraz przekraczają próg 10 manewrów miesięcznie, co podnosi koszty, zużycie paliwa i znacząco zwiększa koszty zarządzania i monitorowania sytuacji.

Warto tutaj pamiętać także o tym, że rosnąca liczba satelitów na danej orbicie będzie powodować jeszcze inne problemy. O ile obecnie można względnie swobodnie wykonywać manewry zmiany orbity, to gdy w otoczeniu będzie znajdować się 5-10 razy więcej satelitów, to każdy manewr będzie mógł umieścić satelitę na kursie kolizyjnym z innym satelitą. Powstaje zatem pytanie o to, kiedy system zarządzania satelitami zostanie przeciążony i niewydolny.

Naukowcy już teraz wskazują, że ryzyko zderzenia satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej w ciągu roku wynosi 10 proc. Z każdym kolejnym tysiącem satelitów będzie ono rosło. Trzeba przy tym pamiętać, że zderzenie satelitów to dopiero początek problemu. Przy prędkościach orbitalnych zderzenie dwóch obiektów powoduje powstanie dwóch obłoków składających się z tysięcy odłamków, nad którymi już nie mamy kontroli, a które zaczynają zagrażać wszystkim innym satelitom znajdującym się na zbliżonych orbitach. Taka sytuacja bardzo szybko może wymknąć się spod kontroli i doprowadzić do reakcji łańcuchowej, w której kolejne odłamki uderzają w inne satelity, powodując powstanie nowych odłamków. Miejmy nadzieję, że do tego nie dojdzie, bowiem w takim scenariuszu moglibyśmy zapomnieć o eksploracji przestrzeni kosmicznej na długie dziesięciolecia.