SVEMIRSKI OTPAD

Dr Vladica Božić

Metalni ostaci protiv civilizacije

Veliki krš oko planete

Kada se pogleda u noćno nebo, vide se svetlucave tačke koje deluju mirno - ali se iza toga skriva nevidljivi haos. Pored hiljade aktivnih satelita, u Zemljinoj orbiti kruže i na stotine hiljada drugih objekata koji su nastali nakon skoro 7 decenija svemirskih misija. Oni predstavaljaju svemirski otpad (eng. space debris), takođe poznat kao svemirsko smeće ili svemirsko zagađenje jerpredstavljaju objekte koje je čovek ostavio u svemiru, uglavnom u Zemljinoj orbiti, a više nemaju korisnu funkciju. To obuhvata neaktivne (nefunkcionalne) satelite, odbačene stepene i druge delove raketa-nosača, ostatke satelita vezanih za misije,krhotine i druge fragmente nastale sudarima, erozijom ili eksplozijama i sitne delove (boje, metalne čestice, komadiće termalne izolacije, smrznutu tečnost izbačenu iz svemirskih letelica, nesagorele čestice iz čvrstih raketnih motora) koji kruže oko Zemlje krećući se najmanje orbitalnom brzinom od 7,1 km/s. Njihovo postojanje je veliki problem, jer pri tim brzinama čak i milimetarski fragmenti boje mogu probušiti metalni zid satelita, što može dovesti do njegovog oštećenja ili potpunog gubitka funkcije. Zbog toga ovaj otpad predstavlja opasnost za druge svemirske letelice, pri čemu se ovo zagađenje ne može pokupiti jer se nalazi stotinama kilometara iznad ljudskih glava.

Testom Pascal B, u avgustu 1957. godine, ljudi su uspeli da stvore nešto što je u svemiru postalo otpad i pre nego što je Sovjetski Savez, u oktobru 1957. godine, lansirao u svemir prvi veštački satelit. Od tada je u orbitu lansirano više od 17.000 satelita, a svako lansiranje je u svemiru za sobom ostavilo neki trag: delove raketa-nosača, zaštitne poklopce, odvijače, pa čak i boce sa kiseonikom. U julu 2016. godine, iznad Zemlje kružilo je 1.419 operativnih satelita, dok ih je u oktobru 2019. godine bilo 2.218. Od sredine 2025. godine, oko Zemlje kruži preko 14.000 satelita, od kojih je oko 10.000 aktivno, a taj broj se poslednjih godina naglo povećava, pre svega zahvaljujući mini-satelitima i komercijalnim mrežama (konstelacijama) satelita kao što je SpaceX-ov Starlink. Samo u 2023. i 2024. godini u orbitu je lansirano preko 4.000 novih satelita.

U aprilu 2025. godine Evropska svemirska agencija (ESA) je prijavila 40.230 veštačkih objekata u orbiti iznad Zemlje koje redovno prate mreže za nadzor svemira i nalaze se u njihovom katalogu. Međutim, ovo su samo objekti koji su dovoljno veliki da se mogu pratiti u orbiti koja to omogućava. Na primer, ostaci satelita koji se nalaze u orbiti Molnije (kao što su sovjetski iz serije „Кosmos Oko“) mogu biti previsoko iznad severne hemisfere da bi se mogli pratiti. Na osnovu podataka ESA-e i drugih agencija, u ovom trenutku u Zemljinoj orbiti ukupno kruži oko 43.000-45.000 objekata koji seprate i katalogizovani su. Iako vreme i prirodni gravitacioni/atmosferski efekti (otpor vazduha) pomažu u smanjenju svemirskog otpada, procena je da u orbiti kruži oko 54.000 delova većih od 10 cm (što obuhvata neaktivne i defunkcionalne objekte, uključujući delove raketa i sl), oko 1,2 miliona komada veličine 1-10 cm i oko 130-140 miliona fragmenata manjih od 1 cm koje se previše mali da bi se mogle pratiti sa Zemlje, ali predstavljaju rizik zbog velike brzine i mogu izazvati ozbiljnu štetu na aktivnim svemirskim letelicama. Кada se najmanji objekti veštačkog svemirskog otpada (mrljice boje, čestice izduvnih gasova čvrstih raketa, itd) grupišu sa mikrometeoroidima, svemirske agencije ih ponekad nazivaju mikrometeoridi i orbitalni otpad (eng. Micrometeoroid and Orbital Debris-MMOD).

Nastanak svemirskog otpada

Namerno izazvane eksplozije tokom testiranja antisatelitskog oružja (eng. Anti-satellite weapons-ASAT) 1960-ih godina dovele su do povećanja broja objekata u svemiru, a deo je nastao usled eksplozija stepena raketa-nosača u orbiti izazvanih zaostalim gorivom koje se širilo u njihovim rezervoarima. Do sredine 1994. bilo je 68 raspada ili krhotina „anomalnih događaja” koji su uključivali satelite koje je lansirao bivši Sovjetski Savez/Rusija; otkriveno je 18 sličnih događaja koji su obuhvatili tela raketa i druge ostatke vezane za pogon.

Dodatno, svaki udar na ove objekte u svemiru proizvodi još više fragmenata, što se naziva Keslerov sindrom - po američkom naučniku Donaldu Kesleru (eng. Donald Kessler) - koji je još 1978. predvideo da će nekontrolisani sudari sa ovim objektima stvoriti hiljade novih krhotina i pretvoriti orbitu u oblake otpada. To je dokazano 2009. godine kada su se sudarili ruski vojni satelit kosmos-2251 i američki iridium-33, stvarajući više od 2.000 fragmenata.

Prethodno je, pri kineskom testu protivsatelitskog oružja 2007. godine, uništen jedan stari meteorološki satelit, što je napravilo više od 3.000 fragmenata, a oba su se dogodili na visini od 800-900 km. Na osnovu Keslerovog sindroma se može pretpostaviti da bi dovoljno veliki sudar svemirskih letelica mogao da dovede do lančane reakcije koja bi eksponencijalno povećala broj i gustinu svemirskog otpada u niskoj Zemljinoj orbiti-NZO (eng. Low Earth Orbit-LEO). U NZO, koja se nalazi na oko 160 km do 2.000 km iznad površine Zemlje, broj aktivnih i napuštenih satelita je najveći (oko 85% ukupnog svemirskog otpada). To bi moglo da je učini efektivno neupotrebljivom za dugoročnu upotrebu satelita jer je već sada, u dva pojasa niske Zemljine orbite, između 900 i 1.000 km i iznad 1.500 km, količina otpada prevazišla kritičnu gustinu.

Nekoliko svemirskih letelica, sa i bez posade, bilo je oštećeno ili uništeno svemirskim otpadom jer i najmanji delovi mogu izazvati oštećenja, posebno na solarnim panelima i optici, kao što su teleskopi ili tragači zvezda (koji se ne mogu lako zaštititi balističkim štitom). Telekomunikacioni satelit ESA-e olimp-1 udario je meteoroit 11. avgusta 1993. pa je zbog oštećenja morao da se pošalje u orbitu skladištenja. Ruski komunikacioni satelit ekspres-AM11 je 29. marta 2006. godine udario nepoznati predmet i učinio ga neupotrebljivim, ali su njegovi inženjeri imali dovoljno vremena za kontakt sa satelitom da i njega pošalju u orbitu skladištenja. Čak je i Međunarodna svemirska stanica (eng. International Space Station-ISS), koja orbitira na visini od oko 300-400 km i ima Viplov (eng. Vhipple) štit koji služi za zaštitu od udara MMOD-a i svemirskog otpada, povremeno morala da menja orbitu kako bi izbegla opasne objekte.

Svemirski otpad ne ugrožava samo kosmonaute već i svakodnevni život na Zemlji jer može ometati rad satelita koji omogućavaju GPS navigaciju, komunikaciju, praćenje vremena, pa čak i bankarske transakcije. Dodatno, u budućnosti, naučnici očekuju češće zatvaranja vazdušnog prostora kako bi izbegli sudare aviona u letu i svemirskog otpada koji ponovo ulazi u Zemljinu atmosferu usred sve većeg obima i jednog i drugog. To se već desilo 16. januara 2025. godine posle eksplozije SpaceX-ovog satelita starship, kada je američka Federalna uprava za avijaciju (FAA) usporila vazdušni saobraćaj u oblasti gde su padali ostaci.

U geostacionarnoj orbiti-GEO (posebni slučaj geosinhrone orbite iznad Zemljinog ekvatora na visini od oko 35.786 km, gde satelit ima isti orbitalni period kao Zemljina rotacija - oko 24 sata) nalazi se više od 500 satelita. Zbog veće visine ovde je gustina (otpor) vazduha manji pa orbitalno raspadanje traje duže. Manji atmosferski otpor, lunarne perturbacije, perturbacije Zemljine gravitacije (koje u NZO uključuju neujednačenost Zemljinog gravitacionog polja zbog varijacija u gustini planete), solarni vetar i pritisak sunčevog zračenja mogu postepeno spustiti krhotine na niže nadmorske visine (gde se raspadaju), ali na veoma velikim visinama to može potrajati vekovima. Gornji sloj atmosfere nema istu gustinu na nekoj orbitalnoj visini već varira kao rezultat atmosferske plime i oseke i širi se ili skuplja tokom dužih vremenskih perioda kao rezultat svemirskog vremena.

Međunarodni okvir i propisi

Još uvek ne postoji međunarodni sporazum koji minimizira svemirski otpad, iako su mnoge zemlje uradile sopstvene smernice. SAD su 2001. godine objavile set standardnih praksi za civilne (Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir, eng. National Aeronautics and Space Administration-NASA) i vojne (Ministarstvo odbrane, eng. Department of Defense-DoD i Ratno vazduhoplovtsvo SAD - eng. USAF) organizacije radi ublažavanja orbitalnog otpada. Standard je predviđao pomeranje satelita po završetku misije u orbiti na jedan od tri načina:
1) ponovno uvođenje u atmosferu nakon završetka misije, gde će atmosferski otpor ograničiti njegov vek na najviše 25 godina;
2) postavljanje u „orbitu skladištenja” („parking ili parkirnu orbitu”), tj. u jedan od četiri veoma široka opsega: 2.000-19.700 km, 20.700-35.300 km, iznad 36.100 km od Zemlje, i upućivanje izvan Zemljine orbite ili u neku heliocentričnu orbitu;
3) direktno uklanjanje satelita iz Zemljine orbite što je pre moguće nakon završetka misije.
Opcija 1 u standardu koja je primenljiva na većinu satelita i napuštenih gornjih stepena raketa-nosača postala je poznata kao „pravilo od 25 godina”. SAD su ažurirale Standardne prakse ublažavanja orbitalnog otpada (eng. Orbital Debris Mitigation Standard Practice-ODMSP) u decembru 2019, ali nisu promenile pravilo o 25 godina. Mnogi u svemirskoj zajednici veruje da bi vremenski okvir trebalo da bude kraći od 25 godina, ali još uvek nema konsenzusa o tome koliki bi on mogao da bude.

Iako su nacionalne svemirske agencije u Evropi počele da razvijaju tehničke smernice za smanjivanje svemirskog otpada još sredinom 1990-ih, ESA je 2002. godine počela da radi na objavljivanju sličnog skupa standarda, u kome je takođe predviđeno „pravilo od 25 godina”. Italijanska svemirska agencija (ASI), Svemirska agencija Velike Britanije (UKSA), Francuska nacionalna svemirska agencija (CNES), Nemački svemirska centar (DLR) i ESA su 2006. godine potpisale Evropski kodeks ponašanja (eng. European Code of Conduct) koji je bio prethodnik radu na međunarodnom standardu Međunarodne organizacije za standardizaciju (ISO) koji je počeo 2007. godine. ESA je 2008. godine dodatno razvila sopstvene Zahteve za ublažavanje svemirskog otpada za projekte agencije (eng. Requirements on Space Debris Mitigation for Agency Projects) koji su stupili na snagu 1. aprila 2008. Nemačka i Francuska su uspostavile i garancije za zaštitu imovine od štete nastale usled svemirskog otpada. Indijska organizacija za istraživanje svemira (ISRO) je do 2006. godine razvila niz tehničkih rešenja za ublažavanje nastanka krhotina za svoje lansirne rakete i satelite, i aktivno je doprinosila međuagencijskoj koordinaciji i naporima Ujedinjenih nacija za smanjenje otpada.

Pošto problem svemirskog otpada ne može da reši jedna zemlja jer se radi o zajedničkom prostoru, Kancelarija Ujedinjenih nacija za pitanja svemira (eng. United Nations Office for Outer Space Affairs-UNOOSA) i Komitet Ujedinjenih nacija za miroljubivo korišćenje svemira (eng. United Nations Committee on the Peaceful Uses of Outer Space-COPUOS) su 2007. godine objavili Smernice za ublažavanje svemirskog otpada (eng. Space Debris Mitigation Guidelines), koristeći niz prethodnih nacionalnih regulatornih pokušaja za razvoj standarda za ublažavanje otpada u svemiru. Ove Smernice su dobrovoljni međunarodni standardi koje predlažu postupke za projektovanje misija u svemir koji će ograničiti nastajanje otpada, sprečavanje raspada letelica, izbegavanje sudara i obezbeđivanje bezbednog uklanjanja svemirskih letelica nakon završetka misije (deorbitacijom satelita u roku od 25 godina, u niskoj orbiti Zemlje) ili njihovim premeštanjem u parkirne orbite u geografski udaljenim oblastima (GEO) kako bi ostale Zemljine orbite ostale upotrebljive.
Iako ove smernice nisu pravno obavezujuće, mnoge svemirske agencije ih poštuju. ESA vodi program Inicijativa za čist svemir (eng. Clean Space Initiative) za razvoj „zelenijih” i održivih svemirskih misija, dok NASA ima sopstvenu Kancelariju za program orbitalnog otpada (eng. Orbital Debris Program Office-ODPO), koji neprekidno prati više od 20.000 objekata i predviđa moguće sudare.
Već je pomenuto da je 2007. godine ISO počeo da priprema međunarodni standard za ublažavanje kosmičkog otpada, koji je objavljen 2011. godine kao ISO 24113. To je sveobuhvatan skup inženjerskih standarda primenjiv na lansirne rakete, operativne satelite i druge svemirske objekte koji imaju za cilj smanjene svemirskog otpada, pri čemu služi kao krovni standard koji povezuje opšte ciljeve sa tehničkim detaljima. Međutim, ovaj standard nije obavezujući ni za jednu članicu ISO ili bilo koju drugu međunarodnu organizaciju već je dostupan za upotrebu na dobrovoljnoj osnovi i može biti prihvaćen od strane proizvođača svemirskih letelica ili operatera. I ovaj ISO standard je takođe usvojio „pravilo od 25 godina” za „zaštićen region NZO” ispod 2.000 km nadmorske visine koje su prethodno koristili standardi za ublažavanje uticaja svemirskog otpada iz SAD, ESA i UN, i identifikuje ga kao gornju vremensku granicu za uklanjanje satelita iz Zemljine orbite. U idealnom slučaju, vreme izlaska iz orbite treba da bude što je moguće kraće (tj. mnogo kraće od 25 godina).

Pogled u budućnost

Svemirski otpad postao je ogledalo našeg odnosa prema tehnologiji i planeti. Kao što su ljudi zatrpali Zemlju raznim vrstama otpada, isto se desilo i sa prostorom iznad nje gde se nalaze krhotine koje kruže u orbiti. Razlika je samo u tome što u svemiru nema prirodnih procesa koji bi „očistili” nered, pa svaki komad koji se tamo pošalje ostaje decenijama, a možda i vekovima. Iako uklanjanje svemirskog otpada možda deluje kao nemoguć zadatak, rešenja postoje ali zahtevaju međunarodnu saradnju, ulaganja i odgovorno planiranje svake nove misije. Brojni naučnici su primetili da institucionalni faktori: politički, pravni, ekonomski i kulturni predstavljaju najveću prepreku za čišćenju svemira u blizini Zemlje. U sledećim decenijama, borba za čisto nebo postaće zajednički projekat čovečanstva. Tehnologije za hvatanje, vuču, reciklažu i nadzor svemirskog otpada već postoje ali za njihovu primenu potrebni su politička volja i globalni dogovor.

Dr Vladica Božić

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"