Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wprowadza nowy wskaźnik, który pozwoli ocenić stan środowiska kosmicznego wokół Ziemi i wpływ kolejnych misji na orbitę. „Space Environment Health Index” ma pomóc w utrzymaniu orbity okołoziemskiej w stanie bezpiecznym i zrównoważonym, ograniczając powstawanie kosmicznych śmieci.

• Nowy wskaźnik ESA o nazwie „Space Environment Health Index” będzie mierzyć wpływ satelitów i innych obiektów kosmicznych na orbitę Ziemi w perspektywie 200 lat.
• Przy ocenie danego obiektu brane będą pod uwagę jego rozmiar, kształt, czas życia na orbicie, zdolność do manewrowania, materiały użyte w konstrukcji oraz ryzyko fragmentacji.
• Zsumowane wartości dla wszystkich obiektów pozwolą wyliczyć globalny indeks pokazujący ogólny stan środowiska orbitalnego wokół Ziemi.
• Docelowa wartość wskaźnika wynosi jeden, co odpowiada długotrwałemu utrzymaniu orbity w dobrym stanie; obecnie wskaźnik ESA wynosi cztery, co wskazuje na mniej stabilną sytuację.
• ESA planuje wykorzystywać wskaźnik przy planowaniu misji kosmicznych, a w przyszłości może on stać się kryterium przy wydawaniu licencji, ubezpieczeń i regulacjach prawnych dotyczących lotów kosmicznych.

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) podkreśla, że problem kosmicznych śmieci – czyli zużytych satelitów, fragmentów rakiet, paneli słonecznych i innych odpadów pozostających na orbicie okołoziemskiej – staje się coraz bardziej palący. Liczba obiektów większych niż 10 cm szacowana jest na ponad 30 tysięcy, a tych mikroskopijnych, niewidocznych gołym okiem, może być ponad 100 milionów. Każdy z nich stanowi potencjalne zagrożenie kolizyjne dla działających satelitów, stacji kosmicznych i misji załogowych, dlatego konieczne jest opracowanie narzędzi umożliwiających ocenę ryzyka i planowanie zrównoważonego rozwoju przestrzeni orbitalnej.

W odpowiedzi ESA wprowadza nową metrykę oceny stanu środowiska orbitalnego – Space Environment Health Index (SEHI), czyli „indeks kondycji środowiska kosmicznego”. Indeks będzie uwzględniał m.in. liczbę obiektów na orbicie, ich masę, prędkość oraz trajektorie ruchu, a także prawdopodobieństwo powstawania kolejnych fragmentów w wyniku kolizji. Dzięki temu SEHI pozwoli określić wpływ każdej planowanej misji kosmicznej na bezpieczeństwo i trwałość całego środowiska orbitalnego.

ESA porównuje nowy wskaźnik do temperatury używanej przez klimatologów do oceny globalnego ocieplenia – SEHI ma być prostym, łatwo interpretowalnym narzędziem pokazującym, czy aktualny stan orbity jest bezpieczny, czy też wymaga podjęcia działań naprawczych. Indeks będzie również prognozował skutki zanieczyszczenia orbitalnego w perspektywie długoterminowej, obejmującej nawet 200 lat, co pozwoli lepiej planować misje satelitarne i uniknąć tzw. efektu Kesslera – lawinowego wzrostu liczby odpadów kosmicznych w wyniku zderzeń.

Celem wprowadzenia SEHI jest wspieranie decyzji dotyczących projektowania satelitów, strategii wynoszenia obiektów na orbitę i ich późniejszego usuwania. ESA planuje, że indeks stanie się częścią corocznych raportów o stanie przestrzeni kosmicznej i będzie narzędziem do oceny wpływu nowych misji na bezpieczeństwo globalne. W dłuższej perspektywie SEHI ma pomóc w opracowaniu standardów międzynarodowych i regulacji zapewniających zrównoważony rozwój sektora kosmicznego, który staje się coraz istotniejszy dla komunikacji, nawigacji, obserwacji Ziemi i badań naukowych.

Nowa metryka wpisuje się w rosnącą globalną świadomość, że utrzymanie czystości orbity i kontrola nad odpadami kosmicznymi są niezbędne do zapewnienia bezpiecznej przyszłości dla kolejnych pokoleń satelitów i misji załogowych. ESA wskazuje, że podejście to może stać się wzorem dla innych agencji kosmicznych i operatorów komercyjnych, którzy coraz liczniej wchodzą na rynek kosmiczny.

Kluczowe narzędzie ESA

Nowy Space Environment Health Index (SEHI) ma stać się kluczowym narzędziem ESA w realizacji celu na rok 2030, jakim jest osiągnięcie sytuacji, w której misje kosmiczne nie pozostawiają po sobie śmieci na orbicie. Indeks pozwoli ocenić potencjalny wpływ każdego obiektu kosmicznego na środowisko orbitalne i wspierać decyzje mające na celu minimalizowanie ryzyka powstawania nowych odpadów.

W obliczaniu wskaźnika SEHI dla konkretnego obiektu lub misji branych jest pod uwagę kilka kryteriów:

• Rozmiar i kształt obiektu – większe i nieregularnie ukształtowane satelity lub fragmenty rakiet mogą powodować większe ryzyko kolizji i powstawania kolejnych odpadów.
• Czas życia obiektu na orbicie – określa, jak długo dany satelita lub fragment pozostanie na orbicie, zanim naturalnie wejdzie w atmosferę lub zostanie aktywnie usunięty.
• Zdolności do unikania kolizji – oceniane jest, czy obiekt może manewrować w celu uniknięcia zderzeń z innymi satelitami lub odpadami.
• Bezpieczne materiały – uwzględnia, czy konstrukcja obiektu minimalizuje ryzyko eksplozji, fragmentacji czy emisji szkodliwych substancji po zakończeniu misji.
• Ryzyko fragmentacji – przewiduje, w jakim stopniu dany obiekt może się rozpaść w trakcie misji, tworząc kosmiczne śmieci.

Wszystkie te czynniki są sumowane w formule opisanej w ESA Space Environment Report, dając wartość wskaźnika dla pojedynczego obiektu. Wyższa wartość oznacza większy negatywny wpływ na środowisko orbitalne, a niższa wskazuje na bardziej zrównoważone zachowanie satelity czy sondy kosmicznej.

Sumaryczne wartości wszystkich aktywnych obiektów w przestrzeni orbitalnej tworzą globalny indeks SEHI, który obrazuje ogólny stan orbity okołoziemskiej. Jako cel długoterminowy przyjęto wartość 1, co oznacza stabilne i przewidywalne środowisko orbitalne. Wartości wyższe wskazują na coraz większe ryzyko kolizji i fragmentacji, a obecnie wskaźnik globalny wynosi 4, co oznacza znaczące obciążenie orbity i mniejszą przewidywalność środowiska kosmicznego.

ESA planuje, że SEHI będzie brany pod uwagę przy planowaniu nowych misji kosmicznych, ale w przyszłości może także służyć jako kryterium w:

• procedurach udzielania licencji dla startów satelitów,
• ocenie ryzyka i ubezpieczeń kosmicznych,
• tworzeniu regulacji prawnych dotyczących odpowiedzialności operatorów kosmicznych i standardów projektowych.

Wdrożenie wskaźnika ma pozwolić agencjom kosmicznym, firmom prywatnym i międzynarodowym organizacjom na wprowadzenie bardziej rygorystycznych norm dotyczących projektowania, eksploatacji i usuwania obiektów z orbity, co w perspektywie długoterminowej pomoże uniknąć efektu Kesslera, czyli lawinowego wzrostu ilości kosmicznych odpadów i związanych z tym zagrożeń dla infrastruktury orbitalnej oraz misji załogowych.

Źródło: Reuters