Z nieba spadają trzy satelity dziennie. W końcu znamy istotę problemu

Każdego dnia wysyłamy na orbitę około 10 nowych satelitów, a ponad 3 z nich lub człony rakiet wracają w atmosferę.

Kosmos nad naszymi głowami od dawna zaczął przypominać gigantyczną taśmę produkcyjną. Każdego dnia na orbitę trafia średnio około 10 nowych satelitów. W tym samym czasie ponad 3 duże, nienaruszone obiekty (satelity albo człony rakiet) wchodzą z powrotem w atmosferę. W samym 2025 r. było ich około 1200. ESA po raz pierwszy spróbowała też policzyć, co ten coraz szybszy ruch oznacza dla ludzi na Ziemi. I choć szansa, iż coś spadnie nam na głowę, przez cały czas jest bardzo mała, wykres zaczyna wyraźnie iść w bardzo złą stronę.

Aż 1200 dużych obiektów w jeden rok

Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała właśnie najnowszy Space Environment Report, czyli coroczne podsumowanie tego, co dzieje się na orbicie okołoziemskiej. Zmianę skali, z jaką mamy do czynienia doskonale pokazują liczby.

W 2025 r. przeprowadzono ponad 300 startów rakiet, a na orbitę trafiło ponad 4000 nowych ładunków. Nigdy wcześniej kosmiczny ruch nie przypominał tak bardzo regularnego transportu masowego. Jednocześnie około 1200 nienaruszonych obiektów wróciło w atmosferę. W tej kategorii znajdują się przede wszystkim satelity oraz człony rakiet. Daje to średnio więcej niż trzy takie powroty każdego dnia.

I nie chodzi o kilka śrubek albo centymetrowe odłamki. ESA osobno klasyfikuje fragmenty orbitalnego gruzu. Tutaj mowa o całych obiektach, które wcześniej krążyły wokół Ziemi. Na wykresie obejmującym całą erę kosmiczną zmiana jest wręcz brutalnie widoczna. Jeszcze kilkanaście lat temu roczna liczba powrotów dużych obiektów była liczona raczej w dziesiątkach lub setkach. Teraz słupki wystrzeliły w górę.

Paradoksalnie to częściowo dobra wiadomość

Sama rosnąca liczba spadających satelitów nie oznacza jeszcze paradoksalnie katastrofy. Wręcz przeciwnie. Część tego wzrostu jest wynikiem tego, iż operatorzy zaczęli wreszcie skuteczniej sprzątać po swoich misjach.

Satelita na niskiej orbicie po zakończeniu pracy nie powinien pozostawać tam przez kolejne dziesięciolecia jako martwy pocisk poruszający się z prędkością wielu kilometrów na sekundę. Najbezpieczniej sprowadzić go na niższą orbitę, gdzie opór atmosfery zrobi resztę i ostatecznie wciągnie urządzenie w gęste warstwy atmosfery.

ESA zaostrzyła własne wymagania. Zamiast starej zasady, zgodnie z którą sprzęt powinien zniknąć z chronionego obszaru niskiej orbity maksymalnie w ciągu 25 lat od zakończenia misji, agencja przyjęła dla swoich nowych projektów cel 5 lat. W przypadku członów rakiet zmiana jest już bardzo wyraźna. W 2025 r. kontrolowane powroty ponownie były liczniejsze od niekontrolowanych. Jeszcze dekadę temu wyglądało to zupełnie inaczej. Problem polega na tym, iż coraz lepsze sprzątanie spotkało się z eksplozją liczby nowych satelitów.

Jeszcze w sierpniu opisywaliśmy na Spider’s Web, iż dla wielkich konstelacji istnieje punkt, po którego przekroczeniu choćby całkiem odpowiedzialnie zaprojektowany system może zacząć destabilizować środowisko orbitalne. Przy tysiącach urządzeń każda awaria, wymiana i manewr stają się stałym elementem ruchu.

Większość znika wysoko nad nami. Nie wszystko

Satelita wpadający w atmosferę porusza się początkowo z prędkością około 28 tys. km/h. W coraz gęstszym powietrzu gwałtownie hamuje, nagrzewa się, rozpada i w ogromnej części odparowuje. Problem pojawia się tak naprawdę przy większych i cięższych konstrukcjach oraz elementach wykonanych z materiałów odpornych na wysoką temperaturę. Fragmenty ze stali nierdzewnej czy tytanu mogą przetrwać wejście w atmosferę i dolecieć aż do powierzchni.

ESA podkreśla, iż ryzyko dla konkretnej osoby pozostaje bardzo małe. Ziemia jest ogromna, oceany zajmują większość jej powierzchni, a duża część lądów jest słabo zaludniona. Jednak przy tysiącach powrotów matematyka zaczyna się powoli zmieniać. W raporcie pojawił się nowy wskaźnik: łączne ryzyko ofiar na powierzchni Ziemi powodowane przez niekontrolowane powroty satelitów i członów rakiet.

Badacze uwzględniają m.in. masę obiektu, możliwą liczbę fragmentów, ich powierzchnię, energię uderzenia, orbitę oraz gęstość zaludnienia w obszarze potencjalnego upadku. Za fragment mogący spowodować ciężkie obrażenia uznają taki, który uderza z energią co najmniej 15 J.

Wykres nie wygląda uspokajająco. Przez pierwsze kilkanaście lat XXI w. oszacowane globalne ryzyko utrzymywało się na dość podobnym poziomie. Od końca poprzedniej dekady zaczęło gwałtownie rosnąć.

Nie należy jednak odczytywać tego jako zapowiedzi, iż co kilka dni ktoś będzie ginął od satelity. ESA pokazuje dwa różne sposoby oszacowania ryzyka, a ich wyniki mocno się różnią. Agencja sama podkreśla, iż indywidualne prawdopodobieństwo wypadku pozostaje ekstremalnie niskie. Nowością jest jednak sam kierunek. Więcej sprzętu wysyłanego w kosmos oznacza więcej sprzętu, który któregoś dnia będzie musiał wrócić.

Trzeba po prostu projektować satelity tak, żeby znikały

Jak pozbyć się więc problemu? Jednym z rozwiązań jest tzw. design for demise. Inżynier nie zastanawia się wtedy wyłącznie nad tym, czy satelita przetrwa start i kilka lat pracy na orbicie. Musi również zaprojektować go tak, aby nie przetrwał końca swojej misji.

Elementy konstrukcji powinny możliwie łatwo rozpadać się i spalać podczas wejścia w atmosferę. Trzeba ograniczać duże fragmenty z materiałów o wysokich temperaturach topnienia i tak projektować wnętrze urządzenia, by po rozpadzie nie powstawały ciężkie części zdolne dolecieć do powierzchni.

ESA dosłownie obserwuje takie powroty z samolotów. Pod koniec sierpnia i na początku września naukowcy polecieli nad południowy Pacyfik, żeby sfilmować wejście w atmosferę satelitów Samba i Tango z misji Cluster. Chcą zobaczyć, które elementy rozpadają się jako pierwsze, co płonie, a co potrafi przeżyć dłużej.

To ważne również z tego powodu, iż spalający się satelita w jakiś magiczny sposób sobie nie znika, ale zamienia się w związki chemiczne i drobiny pozostające wysoko w atmosferze. Przy kilku obiektach rocznie było to marginalne. Przy tysiącach zaczyna powstawać zupełnie nowy strumień zanieczyszczeń.

Mimo rosnącej liczby deorbitacji ilość orbitalnych śmieci przez cały czas zwiększa się. Kolizje i eksplozje tworzą nowe fragmenty szybciej, niż atmosfera potrafi je usuwać. Co gorsza, ESA ponownie dochodzi do wniosku, iż choćby gdyby ludzkość jutro przestała wysyłać nowe satelity, populacja odłamków na niskiej orbicie przez cały czas rosłaby. Istniejący złom może zderzać się sam ze sobą, tworząc kolejne tysiące fragmentów. To mechanizm prowadzący do zespołu Kesslera. Właśnie dlatego samo projektowanie lepszych nowych satelitów może już nie wystarczyć. ESA mówi dziś wprost, iż potrzebne będzie również aktywne usuwanie starych obiektów.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI