Problemet med romforurensning bekymrer hele luftfartssamfunnet. Slike hypotetiske utviklinger i bane med lav jord, for eksempel Kesslers syndrom, som forutsier dannelse av rusk i rommene ute av kontroll, har rørt selv de populære mediene. Det er klart at det er behov for grunnforskning for å forstå hvilken fare selv et lite fragment er fulle av, og for å beregne hvor mye vi er villige til å betale for å rydde opp i verdensrommet.
I dag er politikere, forskere, teknikere og allmennheten dypt klar over spredningen av romrester. Takket være det grunnleggende arbeidet til J-K. Liouville og Nicholas Johnson, utgitt i 2006, forstår vi at ruskraten sannsynligvis vil fortsette å stige i fremtiden, selv om alle lanseringer stoppes. Årsaken til denne vedvarende veksten er kollisjonene som forventes å skje mellom satellitter og rakettstadier som allerede er i bane. Dette bekymrer mange satellittoperatører, som er tvunget til å ta passende tiltak for å beskytte eiendelene sine.
Noen eksperter tror at disse hendelsene bare vil være begynnelsen på en rekke kollisjoner som vil gjøre det nesten umulig å få tilgang til lav bane rundt jorden. Dette fenomenet, som først ble beskrevet i detalj av NASA -konsulent Donald Kessler, blir ofte referert til som Kesslers syndrom. Men virkeligheten vil trolig være veldig forskjellig fra lignende spådommer eller hendelser vist i spillefilmen "Gravity". Resultatene som ble presentert for Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) på den sjette europeiske konferansen om emnet indikerte en forventet økning i rusk på bare 30 prosent over 200 år med kontinuerlige oppskytninger.
Kollisjoner vil fortsatt forekomme, men virkeligheten vil være langt fra det katastrofale scenariet som noen frykter. Veksten i mengden plassrester kan reduseres til et ganske beskjedent nivå. IADC -forslaget er å formidle og følge strengt retningslinjene for begrensning av plassrester, spesielt når det gjelder nøytralisering av energikilder, som bør være fullt utviklet ved slutten av flyvningen og avhending etter slutten av flyvningen. Likevel, fra IADCs synspunkt, krever den forventede økningen i mengden avfall, til tross for den pågående innsatsen, fortsatt innføring av ytterligere tiltak for å bekjempe eksisterende risikofaktorer.
Ingen fremgang?
Betydelig interesse for gjenvinning av rommiljøet ble notert ni år etter publiseringen av arbeidet til Liouville og Johnson. Spesielt har det blitt tatt skritt rundt om i verden for å utvikle metoder for å fjerne objekter fra lav jordbane. Den europeiske romfartsorganisasjonen kunngjorde for eksempel nylig at de har til hensikt å sikre statlig støtte til oppskytning av et europeisk romfartøy i løpet av det neste tiåret. Byrået har utført mange studier for å finne rasjonelle og pålitelige måter å nå målet på. Et sentralt element i planleggingen var datamodeller av ruskrommet, som viste at ruskvekst kunne forhindres ved å fjerne spesifikke romfartøyer eller rakettstadier. I datasimuleringer er disse objektene identifisert som de mest utsatt for kollisjoner, så etter at de er fjernet fra bane, bør antallet kollisjoner reduseres kraftig, noe som forhindrer at nye rusk oppstår som følge av spredning av rusk.
Nesten ti år har gått siden publiseringen av verket til Liouville og Johnson, og det er overraskende at det på internasjonalt eller nasjonalt nivå ikke er noen metodiske prinsipper som tydelig definerer tiltak for å eliminere konsekvensene av forurensning av verdensrommet. Det ser ut til å være litt apati om å utvikle en skrotningsprosedyre, til tross for oppfordringer til handling. Men er det virkelig slik?
Faktisk er situasjonen ikke så enkel som den virker. Når det gjelder prosedyren for fjerning av plassrester, er det noen grunnleggende spørsmål som fremdeles må besvares. Spesielt bekymret er spørsmål knyttet til eierskap, ansvarlighet og åpenhet. For eksempel kan mange av teknologiene som tilbys for fjerning av rusk også brukes til å fjerne eller deaktivere et aktivt romfartøy. Derfor kan man forvente beskyldninger om at disse teknologiene er våpen. Det er også spørsmål om kostnaden for et konsekvent søppelforbedringsprogram. Noen teknikere har estimert det til titalls billioner dollar.
Den kanskje viktigste årsaken til mangelen på tilstrekkelige metodologiske prinsipper ligger imidlertid i det faktum at vi ennå ikke vet hvordan vi skal utføre gjenvinning, som vi i praksis mener rensing av verdensrommet. Men dette betyr ikke at vi ikke vet hvilke teknologier vi trenger.
Algoritmer for engangsbruk er allerede praktisk talt utviklet. Det virkelige problemet stammer fra en tilsynelatende enkel oppgave: å bestemme det "riktige" rusk som skal fjernes fra bane. Og til vi kan løse dette problemet, ser det ut til at vi ikke vil kunne gjenvinne plass.
Spiller vrak
For å innse det problematiske ved å løse en så tilsynelatende enkel oppgave som å identifisere søppel som skal fjernes, bruker vi analogien til et spill med en kortstokk på 52 vanlige spillekort. I denne analogien representerer hvert kart et objekt i verdensrommet som vi kanskje vil fjerne for å forhindre en kollisjon. Etter at kortene er delt ut, legger vi hvert kort individuelt med forsiden ned på bordet. Målet vårt nå er å prøve å identifisere essene og fjerne dem fra bordet, siden disse kortene representerer satellitter eller andre store gjenstander av romrester som kan bli deltakere i kollisjonen på et tidspunkt i fremtiden. Vi kan fjerne så mange kort fra bordet som vi vil, men når vi fjerner ett kort, må vi betale $ 10. I tillegg, når vi beveger oss bort, har vi ingen rett til å se på kartet (hvis en satellitt fjernes fra bane, kan vi ikke si med sikkerhet hva den kan bli en deltaker i kollisjonen). Til slutt må vi betale $ 100 for hvert ess som er igjen på bordet, som representerer de potensielle tapene som følge av kollisjoner som involverer våre satellitter (i virkeligheten kan kostnaden for å bytte ut en satellitt variere fra $ 100 000 til $ 2 milliarder dollar).
Vel, hvordan kan vi løse dette problemet? På baksiden er alle kortene like, så det er ingen måte å fortelle hvor essene er, og den eneste måten å sikre at vi har fjernet alle essene er å fjerne alle kortene fra bordet. I vårt eksempel vil dette koste maksimalt $ 520. I verdensrommet står vi overfor det samme problemet: Vi vet ikke nøyaktig hvilke objekter som kan være involvert i kollisjoner, men det er for dyrt å fjerne dem alle, så vi må velge. La oss anta at vi har tatt et valg: å fjerne ett kort til en verdi av $ 10, hva er sannsynligheten for at vi har fjernet et ess? Vel, sannsynligheten for at kortet er et ess er fire delelig med 52, med andre ord omtrent 0, 08 eller 8 prosent. Dermed er sannsynligheten for at kortet ikke er et ess 92 prosent. Dette er sannsynligheten for at vi har kastet bort 10 dollar.
Hva skjer hvis vi tar et nytt kort denne gangen (som vil koste oss ytterligere $ 10)? Sannsynligheten for at det andre kortet er et ess, avhenger av om det første kortet var et ess. Hvis dette var tilfelle, så er sannsynligheten for at det andre kortet også er et ess tre delt med 51 (for nå er det bare tre ess i kortstokken, som har redusert med ett kort). Hvis det første kortet ikke er et ess, er sannsynligheten for at det andre kortet er et es delt på 51 (fordi det fortsatt er fire ess i det mindre kortstokken).
Vi kan bruke denne metoden for å bestemme sannsynligheten for at vi har fjernet begge essene - vi multipliserer ganske enkelt sannsynligheten for å finne svaret: 4/52 ganger 3/51, noe som gir oss en sannsynlighet på 0,0045 eller 0,45 prosent verdt $ 20 per to kort fjernet. Ikke veldig oppmuntrende.
Imidlertid kan vi også bestemme sannsynligheten for å fjerne minst ett av essene. Etter å ha trukket to kort, er det 15 prosent sjanse for at vi har fjernet minst ett av essene. Dette høres mer lovende ut, men oddsen er ikke veldig bra nå heller.
Det viser seg at for å øke sjansene for å trekke minst ett av essene, må vi fjerne mer enn ni kort (verdt $ 90) eller mer enn 22 kort (verdt $ 220) hvis vi vil være 90 prosent sikre at vi har fjernet ett av essene. Selv om vi lykkes, er det fortsatt tre ess på bordet, så totalt må vi fortsatt betale $ 520, som tilfeldigvis er det samme beløpet som vi måtte betale hvis vi hadde valgt alternativet med fjerningen. Alle kort.
Spillene er over
Når vi går tilbake fra vår analogi tilbake til det virkelige rommiljøet, ser det ut til å være mer alarmerende. For tiden spores omtrent 20 000 objekter i bane ved hjelp av det amerikanske nettverket av romobservasjonsstasjoner, med omtrent seks prosent av disse objektene som veier mer enn ett tonn, noe som hypotetisk kan delta i en kollisjon og som vi kanskje vil fjerne … I kortanalogien er vårt problem at baksiden av alle kortene er den samme og sannsynligheten for at det ene er et es av ess er det samme som sannsynligheten for at det andre også er et ess. Det er ingen måte å identifisere kortene du vil ha og fjerne dem fra bordet. I virkeligheten er sjansene våre for å unngå en kollisjon mye større enn i et kortspill, fordi vi i bane kan se sannsynligheten for at noen objekter blir involvert i kollisjoner, og vi kan fokusere oppmerksomheten på dem. For eksempel er objekter som befinner seg i tett befolkede baner som heliosynkrone i høyder mellom 600 og 900 kilometer mest sannsynlig involvert i kollisjoner på grunn av overbelastning i denne sonen. Hvis vi fokuserer vår oppmerksomhet på lignende objekter (og andre på lignende overbelastede baner) og tar hensyn til spådommene om muligheten for kollisjon, viser det seg at vi må fjerne omtrent 50 objekter for å redusere det forventede antallet katastrofale kollisjoner med bare én enhet, som følger av forskningsresultatene som er utført av medlemmer av IADC romfartsorganisasjon.
Og det viser seg at selv om flere gjenstander kan fjernes med et enkelt renere romfartøy (og fem mål ser ut til å være et allsidig alternativ), må mange flyreiser - ofte utfordrende og ambisiøse - bare utføres for å forhindre en kollisjon.
Hvorfor klarer vi ikke mer nøyaktig å forutsi sannsynligheten for kollisjoner og fjerne bare de objektene som vi sikkert vet vil være farlige? Det er mange parametere som kan påvirke banen til en satellitt, inkludert satellittens orientering, enten det er uberegnelig bevegelse eller romvær (som kan påvirke luftmotstanden satellitter opplever). Selv små feil i de opprinnelige verdiene kan føre til store avvik i resultatene av å beregne posisjonen til satellitten i forhold til virkeligheten, og etter en relativt kort periode. Faktisk bruker vi samme teknikk som prognosemenn: vi bruker modeller for å generere sannsynligheten for spesifikke resultater, men ikke det faktum at disse resultatene noen gang vil bli oppnådd.
Dermed har vi teknologier som kan brukes av og til for å fjerne plassrester. Dette er posisjonen tatt av European Space Agency med deres planlagte oppdrag e. Deorbit, men det er fortsatt problemer som må løses for å identifisere de mest egnede objektene for fjerning. Disse problemene må løses før de nødvendige retningslinjene og metodologiske prinsippene kan gjøres tilgjengelige for de som er interessert i å utarbeide et langsiktig program for fjerning av romrester som er avgjørende for effektiv miljøsanering.
Metodiske prinsipper når det gjelder spesifikke steder, antall, krav og begrensninger er avgjørende for å øke sannsynligheten for at tiltak for å rette opp miljøet vil være effektivt og verdt. For å utvikle slike metodologiske prinsipper må vi revurdere våre urimelige forventninger til et gunstig utfall.