Dlaczego nie wysyłamy śmieci w kosmos? Hipotezy i fakty

Wysyłanie śmieci w kosmos jest praktycznie niemożliwe do realizacji na jakąkolwiek sensowną skalę. Koszty wyniesienia jednej tony odpadów na orbitę sięgają nawet 11 milionów dolarów, a zamiast rozwiązywać problem, tworzyłoby to nowe zagrożenie dla satelitów, misji kosmicznych i całej infrastruktury orbitalnej.

Wokół Ziemi krąży już ponad 170 milionów kawałków kosmicznych odpadów, w tym około 3,5 tysiąca nieczynnych satelitów, stare człony rakiet i 750 tysięcy fragmentów urządzeń dryfujących bez kontroli z prędkością do 20 000 km/h. Skala tego problemu sprawia, że pomysł wysyłania ziemskich śmieci w kosmos, choć intuicyjnie kuszący, okazuje się nie tylko nieopłacalny, ale i wyjątkowo niebezpieczny. Ten artykuł wyjaśnia dlaczego.

Ile naprawdę kosztuje „wyrzucenie” śmieci w kosmos?

Transport kosmiczny należy do najdroższych operacji logistycznych, jakie człowiek potrafi przeprowadzić. Rakieta Falcon 9 wynosi na orbitę niespełna 23 tony ładunku, a koszt jej wystrzelenia waha się od 62 do 250 milionów dolarów. W przeliczeniu na tonę odpadów daje to od 2,7 do niemal 11 milionów dolarów za samą utylizację.

Dla porównania: składowanie tony odpadów na ziemskim wysypisku kosztuje w Polsce od 100 do 200 złotych. Wysłanie jej w kosmos byłoby droższe od kilkudziesięciu tysięcy do nawet ponad miliona razy.

Ludzkość produkuje rocznie ponad 2 miliardy ton odpadów stałych. Gdyby nawet wystrzelić w kosmos symboliczny 1% tej ilości, koszty sięgnęłyby dziesiątek bilionów dolarów rocznie. To wielokrotność całego światowego PKB. Żaden budżet tego nie udźwignie.

Do kosztów dochodzą też wyzwania inżynieryjne. Statki kosmiczne przeznaczone do transportu odpadów musiałyby być odporne na ekstremalne temperatury, próżnię i promieniowanie, a same odpady musiałyby być wcześniej odpowiednio zabezpieczone i spakowane, by nie rozpadły się podczas startu lub po dotarciu na orbitę.

Co się dzieje ze śmieciami, które trafią na orbitę?

Nie znikają. Obiekty wystrzelone na niską orbitę Ziemi (LEO) krążą wokół planety przez lata, dziesięciolecia, a czasem wieki, zanim grawitacja i opór resztkowej atmosfery sprowadzą je z powrotem. Na wyższych orbitach czas ten liczy się w tysiącleciach.

W praktyce każdy dodatkowy obiekt wysłany w kosmos bez precyzyjnego planu deorbitacji staje się elementem rosnącego pola gruzów. Dziś na orbicie znajduje się już około 1,2 miliona odłamków większych niż 1 cm i ponad 50 tysięcy obiektów przekraczających 10 cm. Wszystkie poruszają się z prędkościami, przy których nawet centymetrowy fragment potrafi przebić ścianę satelity jak kula karabinowa.

Co istotne, kosmiczne śmieci regularnie wracają na Ziemię. Do tej pory nie odnotowano przypadków śmierci spowodowanych przez spadające odłamki, ale niekontrolowane wejścia dużych obiektów w atmosferę nie są rzadkością. W marcu 2022 roku szczątki chińskiej rakiety Long March 5B wylądowały w Oceanie Indyjskim. Sytuacje tego rodzaju będą się powtarzać coraz częściej, jeśli liczba obiektów na orbicie będzie rosła.

Czym jest efekt Kesslera i dlaczego jest tak groźny?

W 1978 roku fizyk NASA Donald Kessler opisał scenariusz, który dziś nosi jego imię. Efekt Kesslera polega na tym, że jedna kolizja dwóch dużych obiektów na orbicie generuje tysiące nowych odłamków, które z kolei zderzają się z kolejnymi satelitami, tworząc lawinowy wzrost liczby śmieci.

W skrajnym wariancie efekt Kesslera mógłby uczynić niską orbitę Ziemi nieprzejezdną na wiele dekad, blokując dostęp do internetu satelitarnego, GPS, systemów meteorologicznych i komunikacyjnych, od których zależy współczesna cywilizacja.

Wysyłanie kolejnych obiektów na orbitę bez ich późniejszej deorbitacji bezpośrednio zwiększa ryzyko uruchomienia tej kaskady. To nie jest scenariusz z science fiction. Eksperci ESA i NASA traktują go jako realne zagrożenie operacyjne już teraz, nie w odległej przyszłości.

Co zamiast wysyłania śmieci w kosmos?

Problemem nie jest brak miejsca na Ziemi, lecz sposób, w jaki zarządzamy odpadami. Kierunki, które eksperci uznają za realistyczne i opłacalne, można podzielić na trzy poziomy działania.

Na poziomie technologicznym priorytetem jest rozbudowa systemów recyklingu i termicznego przetwarzania odpadów, które pozwalają odzyskać energię lub surowce zamiast składować je na wysypiskach. Nowoczesne spalarnie z filtracją spalin produkują energię elektryczną i cieplną przy minimalnej emisji zanieczyszczeń.

Na poziomie orbitalnym kilka agencji kosmicznych i firm prywatnych pracuje nad technologiami aktywnego usuwania kosmicznych śmieci. Japońska firma Astroscale testuje satelity wyposażone w magnesy do przechwytywania odłamków. ESA prowadzi misję ClearSpace-1, której celem jest uchwycenie i sprowadzenie na Ziemię nieaktywnego obiektu. To rozwiązanie nie pomoże ziemskim śmieciom, ale może zapobiec efektowi Kesslera.

Na poziomie regulacyjnym konieczne są globalne standardy dotyczące deorbitacji nowych satelitów po zakończeniu ich misji. Aktualnie obowiązująca zasada 25 lat na deorbitację jest uznawana przez specjalistów za zbyt łagodną i trwa dyskusja nad jej zaostrzeniem do 5 lat.

Liczby mówią same za siebie. Zamiast szukać rozwiązań w kosmosie, sensowniej jest inwestować w technologie, które działają już dziś i nie generują nowych zagrożeń na orbicie.