- Ruimteafval is een serieuze bedreiging voor satellieten, ruimtevaartuigen en het ISS
- De hoeveelheid ruimtepuin kan toekomstige missies naar de maan en Mars in gevaar brengen
- Is een satellietplatform voor het verzamelen van ruimteafval de oplossing?
Alsof het vervuilen van de lucht, het water en het land hier op aarde niet ernstig genoeg is, is er nu ook het steeds groter wordende probleem van ruimteafval. Er cirkelen – met een snelheid van bijna 30.000 kilometer per uur – miljoenen brokstukken om de aarde; ter ziele gegane satellieten, afgedankte ruimtevaartuigen, kapotte raketonderdelen en ander puin – waardoor de kans op een botsing met een satelliet of ruimtevaartuig steeds groter wordt. Volgens NASA cirkelen er nu meer dan 21.000 stukken puin om de aarde die groter zijn dan 10 centimeter, meer dan 500.000 stukken van tussen de 1 en 10 centimeter en meer dan 100 miljoen deeltjes kleiner dan 1 centimeter.
Ruimteafval is een serieuze bedreiging voor satellieten, ruimtevaartuigen en het ISS
Hoewel deze brokstukken voor ons op aarde geen noemenswaardige bedreiging vormen (omdat het merendeel ervan in de dampkring gewoon verbrandt), is dit puin voor mensen en objecten in de ruimte wel gevaarlijk. Zelfs het kleinste stukje afval, wanneer het met een snelheid van 8 kilometer per seconde tegen een satelliet, space shuttle, ruimtevaartuig of bijvoorbeeld het ISS botst, kan grote schade aanrichten. “Een object van een centimeter is bij een botsing in de ruimte vergelijkbaar met een ontploffende handgranaat”, zegt Tim Flohrer, een ruimtepuinexpert bij het Europees Ruimtevaartagentschap.
De hoeveelheid ruimtepuin kan ook toekomstige missies naar de maan en Mars in gevaar brengen
De kosten voor het lanceren van ruimtevaartuigen zijn de afgelopen jaren sterk gedaald, waardoor het aantal lanceringen exponentieel is toegenomen. Maar daarmee groeit ook de hoeveelheid puin in de ruimte, wat toekomstige missies naar de maan en Mars in gevaar kan brengen, de werking van onze bestaande satellieten kan belemmeren of er zelfs toe kan leiden dat we geen nieuwe satellieten de ruimte meer in kunnen sturen. “We naderen het kantelpunt”, zegt John Crassidis, hoogleraar werktuigbouwkunde en lucht- en ruimtevaarttechniek aan de universiteit van Buffalo. “Als we nu geen actie ondernemen, is er straks zoveel ruimtepuin dat de kans op een botsing steeds groter wordt en men satellieten niet langer meer wil verzekeren”.
Dit kantelpunt heeft zelfs een naam – het Kessler Syndroom. De term, in 1978 door oud-NASA-wetenschapper Donald Kessler bedacht, beschrijft een worst-case scenario waarin de hoeveelheid afval in de ruimte een punt bereikt waarop het een eindeloze kettingreactie van botsingen kickstart. Dan wordt de hoeveelheid puin in de ruimte exponentieel verhoogd en wordt de baan om de aarde volledig onbruikbaar. Wat kunnen we doen om dit te voorkomen? Het aan banden leggen van het aantal objecten dat we naar de ruimte sturen zal niet afdoende zijn – dat vertraagt alleen het onvermijdelijke. Het enige dat echt zoden aan de dijk zet is de grotere stukken puin verwijderen, en gelukkig is er een manier om dit te doen.
Is een satellietplatform voor het verzamelen van ruimteafval de oplossing?
Een consortium van universiteiten en lucht- en ruimtevaartbedrijven onder leiding van het Surrey Space Centre van de Universiteit van Surrey heeft onlangs een succesvolle pilot uitgevoerd met een hightech satellietplatform, ontworpen om ruimtepuin te vergaren. Het RemoveDEBRIS-platform werd met behulp van een SpaceX Falcon 9-raket naar het internationale ruimtestation gelanceerd en vervolgens in een baan om de aarde gebracht. Van daaruit werd er vanaf het platform een kleine satelliet – een CubeSat – gelanceerd die als ‘testpuin’ ter grootte van een melkpak moest fungeren. Toen de CubeSat ongeveer 7 meter van het platform verwijderd was, werd er vanaf het platform een net op afgeschoten dat zich rond de CubeSat snoerde. Het net en de CubeSat zullen uiteindelijk in de dampkring verbranden.
Volgens Guglielmo Aglietti, de directeur van het Surrey Space Centre, zal de uiteindelijke missie voor het verwijderen van puin iets anders verlopen dan de pilot. Tijdens echt puinruimen zal het net aan het RemoveDEBRIS-platform vast blijven zitten, binnengehaald en vervolgens gedeorbiteerd worden. Men zal zich met het platform voornamelijk richten op het verwijderen van grotere stukken ruimtepuin, omdat deze de grootste bedreiging vormen voor het ISS en onze functionele satellieten. “Als deze botsen met andere objecten, kunnen ze exploderen en in duizenden stukken breken”, zegt Aglietti. “In plaats van kleinere stukjes proberen te verwijderen, wat technologisch gezien een echte uitdaging zou zijn, denken we dat het beter is om grote stukken te verwijderen – vooral die zich in drukke banen bevinden”.
In de volgende pilots zal geëxperimenteerd worden met een harpoen met opklapbaar vergrendelingsmechanisme waarmee het zich kan vastmaken aan een stuk puin, waarna het verwijderd wordt. Ook gaat het team sleepnetten testen, waarmee puin makkelijker verwijderd kan worden en sneller in de dampkring van de aarde kan worden verbrand. “Technologieën als de harpoen en het sleepnet zijn relatief goedkoop”, zegt Aglietti. “Als we technologieën kunnen demonstreren die betaalbaar zijn, is er een veel grotere kans dat deze ook daadwerkelijk ingezet worden”.
De hoeveelheid ruimtepuin in de baan om de aarde is de laatste jaren exponentieel toegenomen en vormt inmiddels een ernstige bedreiging voor het internationale ruimtestation, onze satellieten en ruimtevaartuigen. Als deze huidige ontwikkeling zich voortzet, bereiken we binnenkort het kantelpunt, ook wel bekend als het Kessler Syndroom: het moment dat de hoeveelheid ruimtepuin zo sterk is toegenomen dat de lage baan om de aarde onbruikbaar wordt. De enige manier om dit te voorkomen is om de grotere stukken puin uit de ruimte te verwijderen. Zoals de wetenschappers van het Surrey Space Centre hebben aangetoond, is de technologie om dat te doen al beschikbaar, maar we moeten snel handelen. Als we dat niet doen, zijn de gevolgen straks niet te overzien.
