Omfanget af udfordringen med at rydde op i rumaffald afsløret

Det nuværende niveau af rumaktivitet er muligvis ikke bæredygtigt, selv uden introduktionen af ​​såkaldte 'mega-konstellationer, ' har en ny undersøgelse fra University of Southampton vist.

Professor Hugh Lewis vil fortælle delegerede ved den første internationale orbital Debris Conference, at opretholdelse af blot en lille population af satellitter i kredsløb i en højde over 1000 km kan føre til flere kollisioner og eksponentiel vækst af rumaffald. At gøre tingene værre, modforanstaltninger, der er bredt anerkendt for at forhindre farer, kan faktisk øge chancerne for kollision andre steder i kredsløb, vil han tilføje.

Der er i øjeblikket omkring 34, 000 sporbare objekter i kredsløb om Jorden med mange af dem koncentreret i et smalt bånd under 2000 km højde. Koordinationsudvalget for rumaffald mellem agenturerne har udpeget dette band, almindeligvis kaldet Low Earth Orbit, som en beskyttet region på grund af dens betydning for rumflyvning. IADC har også identificeret en række retningslinjer for reduktion af rumaffald, der gælder for denne region, især "25-års reglen", der pålægger satellitoperatører at reducere den tid, deres rumfartøjer opholder sig i den beskyttede region efter afslutningen af ​​deres mission. Det var underforstået, at disse foranstaltninger ville forhindre dannelsen af ​​nyt rumaffald i den beskyttede region.

Professor Lewis brugte University of Southamptons avancerede rumaffaldsmodel til at se på, hvordan den sporbare rumaffaldspopulation kunne reagere, hvis der var en udbredt vedtagelse af afbødningsretningslinjerne og den seneste rumaktivitet fortsatte uændret.

I stedet for at fokusere på de næste 200 års rumaktivitet, som mange andre undersøgelser har gjort, Professor Lewis så på virkningen over de næste 1000 år.

Resultaterne viste, at selvom de fleste nye satellitter er indsat i højder langt under 1000 km, det lille antal, der opsendes over dette, er nok til at drive en kollisionskaskade - en række kollisioner, der sker med en accelererende hastighed, der øger mængden af ​​rumaffald eksponentielt.

Professor Lewis sagde:"Simuleringerne omfattede opsendelser, der placerede færre end 20 satellitter om året i kredsløb i højder over 1000 km, og kun en eller to af disse blev efterladt der, når '25-års reglen' var blevet anvendt på de andre. Selv med vores bedste modforanstaltninger, dette var nok til at få mængden af ​​rumaffald der til at vokse ukontrolleret."

Dette kollisionskaskadescenarie har været talt om i mere end 40 år, lige siden NASA identificerede faren, men nyere forskning havde foreslået, at afbødningsretningslinjerne kunne forhindre det og kontrollere væksten af ​​rumaffaldspopulationen.

"Problemet er, at vores bedste modforanstaltninger sænker tempoet i kollisionens kaskade i en sådan grad, at det er umuligt at observere i de nuværende 200-års simuleringer. Ved at udvide dem til 1000 år, den sande og næsten uundgåelige karakter af problemet blev afsløret."

Professor Lewis opdagede, at hyppigheden af ​​katastrofale kollisioner - der involverede fuldstændig ødelæggelse af en satellit - fordobledes hvert 200. til 300. år i højder over 1000 km.

"I begyndelsen af ​​en simulering, katastrofale kollisioner over 1000 km fandt sted omkring hvert 50. år. Til sidst, intervallet var nede på seks år på trods af, at der kun var blevet tilføjet en eller to satellitter til denne region hvert år. Dette resultat fremhæver virkelig, hvor følsom affaldsbefolkningen er over for vores fortsatte rumaktivitet."

Undersøgelsen afslørede også en ubehagelig overraskelse. Mens '25-års reglen' tydeligt bremsede kollisionen over 1000 km, det førte til en betydelig stigning i katastrofale kollisioner lavere i den beskyttede region.

For at opfylde '25-års reglen' i simuleringerne, hver satellit, der blev opsendt i Low Earth Orbit i højder over omkring 600 km, udførte en manøvre ved slutningen af ​​deres mission. Disse manøvrer skabte yderligere trafik under 600 km, hvilket førte til en stor stigning i kollisioner.

Professor Lewis sagde:"Omkring en fjerdedel af alle de katastrofale kollisioner, der blev set i simuleringerne, involverede satellitter, der med succes havde opfyldt '25-års reglen'. Hvis vi bare ser på kollisioner, der involverer hele, eller intakt, satellitter, så stiger antallet til to tredjedele."

Dette vil være en bekymring for organisationer såsom Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, ifølge professor Lewis.

"Noget, der blev anset for at være vores mest effektive modforanstaltning, viser sig at være en potentiel kilde til kollisioner. Selvom disse særlige kollisioner ikke nødvendigvis vil føre til den ukontrollerede vækst af rumaffaldspopulationen, kan de meget vel udgøre et væsentligt sikkerhedsproblem for satellitter, der ønsker at at operere under 600 km højde, inklusive nogle store konstellationer."