Eerder deze maand stortte de mislukte ruimtesonde Phobos-Grunt van Rusland op aarde neer, waarschijnlijk ergens in de Stille Oceaan; ondanks lange verwachtingen, maakten miljoenen mensen over de hele wereld zich zorgen dat het hun ondergang zou betekenen. Afgelopen september doken soortgelijke zorgen op over waar de restanten van een vallende NASA-onderzoekssatelliet zouden landen.
Maar het grotere gevaar, zeggen experts, is niet zo nu en dan een verdwaald object dat de atmosfeer van de aarde opnieuw binnenkomt. Het is de enorme wolk van moeren, bouten, metaalscherven, satellietfragmenten en lege raketschroeven die onzichtbaar boven onze planeet zweeft. Na decennia van verkenning van de ruimte zijn er nu meer dan 500.000 stukken kunstmatig afval groter dan een halve inch groot - afval dat tientallen jaren in een baan zal blijven. Deze zwerm puin is een bedreiging voor ruimtevlucht, communicatiesatellieten en vrijwel alles wat we in de ruimte misschien willen doen.
“Het is net als een rivier of Lake Erie vervuilen. Als het vervuild is, kun je het niet gebruiken ', zegt Paul Ceruzzi, een curator van het National Air and Space Museum. “Er zijn banen banen in de ruimte die zich vullen met puin, en je kunt ze echt niet gebruiken. Als je een satelliet in die baan plaatst, wordt je geraakt door een deel van het puin, dat de satelliet vernietigt. Als een persoon in de ruimtevlucht is, worden ze erdoor gedood. '
De wolk van ruimtepuin roept de enorme gyre van afvalwetenschappers op die in het centrum van de Stille Oceaan zijn gevonden - ver genoeg om gemakkelijk te negeren, maar toch een dreigende herinnering aan het onvermogen van de mensheid om zijn impact op het milieu te beheersen. En, net als de oceanische vuilnisbelt, begon de massa ruimteafval zich op te hopen voordat iemand zelfs maar het bestaan ervan vermoedde.
Het begon in de vroegste dagen van het ruimtetijdperk, zegt Nicholas L. Johnson, hoofdwetenschapper bij het Orbital Debris Program van NASA. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is slechts een klein deel van het ruimteafval afkomstig van astronauten die gewoon gereedschap of andere items in de ruimte laten zweven. "In de jaren '60 en '70, toen bestuurders klaar waren met hun voertuigen, of het nu ruimtevaartuigen of raketlichamen waren, zouden ze meestal drijfgas aan boord laten, " zegt hij. "Dat drijfgas was de primaire bron van latere explosies." Toen ruimtevaartuigen explodeerden - als gevolg van toenemende druk in de tijd of het per ongeluk mengen van drijfgas en oxidatiemiddel, de twee hoofdcomponenten van raketbrandstof - stuurden ze een enorme hoeveelheid kleine fragmenten weg in een baan .
De mislukte ruimtesonde van Rusland, Phobos-Grunt, is onlangs op aarde neergestort. (Wikimedia Commons) 
Na decennia van verkenning van de ruimte zijn er nu meer dan 500.000 stukken kunstmatig afval groter dan een halve inch groot. (Met dank aan NASA Orbital Debris Program Office) 
Afgelopen september doken er zorgen op over waar de restanten van deze vallende NASA-onderzoekssatelliet zouden landen. (NASA) Hoewel NASA het probleem in de vroege jaren tachtig heeft geïdentificeerd en de internationale ruimtevaartgemeenschap met succes kon overtuigen om te "passiveren" - alle overblijvende brandstof uit een ruimtevaartuig te verwijderen nadat het ermee was voltooid - hebben twee recente gebeurtenissen aanzienlijk bijgedragen aan het probleem van ruimteafval. "Het eerste evenement was de Chinese anti-satelliettest in januari 2007", zegt Johnson. "Dat was een opzettelijke actie - de Chinezen stuurden een apparaat om met zeer hoge snelheid een oude weersatelliet te raken." Het andere evenement, in 2009, was een toevallige botsing tussen een communicatiesatelliet in Amerikaanse handen en een verlaten Russische satelliet. De twee incidenten samen creëerden ongeveer 5.000 stukken gecatalogiseerd puin (objecten groter dan vier centimeter) - bijna een derde van het totaal in een baan.
Het ministerie van Defensie berekent dagelijks de afzonderlijke banen voor de ongeveer 16.000 gecatalogiseerde stukjes puin, terwijl het kantoor van Johnson telescopen, radar en statistische programma's gebruikt om kleinere objecten te volgen. Het merendeel van de stukken bevindt zich in een baan om de aarde, binnen 1200 mijl van de aarde. De hoeveelheid tijd dat een stuk puin in een baan om de aarde hangt, hangt onder andere af van de volgende factoren: items met een lagere baan halen meer luchtweerstand uit de atmosfeer en dalen sneller, binnen de periode van maanden of jaren. Objecten op grotere hoogte kunnen tientallen of zelfs eeuwen in een baan om de aarde blijven.
NASA heeft het voortouw genomen bij het opstellen van internationale regels die veilige ophaalplannen vereisen voor alle gelanceerde satellieten, maar het puin dat al in een baan is, vormt een voortdurend probleem, zegt Greg Allen, een senior analist bij Avascent, een adviesgroep voor ruimtevaart. "Het ding is dat je een klein ongelukje kunt krijgen - zoals een stuk puin dat een satelliet raakt - dat een enorm probleem kan veroorzaken, " zegt hij. “Als je denkt aan iets kleins dat je raakt, zoals een moersleutel, in een ruimte met weinig aarde draait het je met 17.000 mijl per uur. Dat is als een extreem krachtige raket die je raakt, alleen al vanuit de kinetische energie. ”Afgelopen juli werd de bemanning van het International Space Station gedwongen onderdak te zoeken in evacuatiepods toen een stuk puin gevaarlijk dichtbij kwam - binnen 1.100 voet van het station op 29.000 mijl per uur.
De mens onderzoekt al meer dan 50 jaar de ruimte. We hebben veel achtergelaten. Een nieuwe 3D-film neemt kijkers mee op een reis door deze wervelende wolk van afvalHet NASA Orbital Debris-programma werkt om mogelijke ongevallen te minimaliseren door erop te anticiperen. "We doen een beoordeling voor elke operationele satelliet, kijken meestal drie dagen in de toekomst, en als we denken dat een ander object in de buurt van het raken komt, stellen we de eigenaar-operator hiervan op de hoogte", zegt Johnson. "Dan is het aan de eigenaar-operator om iets te doen." Gemiddeld is er volgens hem één week per botsing te vermijden.
Het grotere probleem is echter wat er zal gebeuren met satellieten en andere grote objecten die niet kunnen worden verplaatst. “Slechts ongeveer 5 procent van deze grote objecten zijn operationele ruimtevaartuigen. De overige 95 procent is oncontroleerbaar ', zegt Johnson.
Deze constante botsingen produceren steeds meer stukken puin, wat vervolgens tot nog meer botsingen leidt. Als gevolg hiervan kan het aantal ronddraaiende objecten zelfs blijven toenemen, zelfs als we volledig stoppen met het produceren van puin. In 1978 stelde NASA-wetenschapper Donald J. Kessler dat als de dichtheid van objecten in een lage aardbaan een omslagpunt zou raken, dit een kettingreactie zou veroorzaken. Dit fenomeen staat nu bekend als het Kessler-syndroom en een rapport uitgebracht door de National Academy of Sciences in september geeft aan dat we misschien al het punt van geen terugkeer voor ruimteafval hebben gepasseerd.
Dit heeft ertoe geleid dat sommigen een drastische stap overwegen om de baan van de aarde actief op te ruimen. Om deze prestatie te bereiken zijn een aantal plannen voorgesteld - van praktisch tot schijnbaar bedrogen. "Er is de klassieke techniek, waarbij je gewoon een voertuig hebt, het gaat omhoog, het komt samen met een vervallen object en het vergrendelt erop", zegt Johnson. “Als je het eenmaal hebt gevangen, breng je het naar een lagere hoogte of helemaal in de atmosfeer van de aarde.” Deze aanpak zou echter waarschijnlijk onbetaalbaar zijn, dus er zijn meer innovatieve schema's in overvloed. Suggesties zijn onder andere lasers op de grond, onbemande baanreinigingsvoertuigen, gaasnetten opgehangen aan opblaasbare ruimte gieken, zelfklevende gels en zelfs "zeilen" die aan stukken puin kunnen worden bevestigd en hun weerstand voldoende verhogen om ze naar beneden te brengen.
Deze plannen zijn momenteel sciencefiction - de technologieën zijn lang niet zo geavanceerd dat ze kleine stukjes troep kunnen vastleggen met een snelheid van 17.000 mijl per uur of meer. Met zoveel op het spel, is het echter noodzakelijk dat wetenschappers een oplossing vinden. "Sommige echt waardevolle banen - zoals misschien een weersatellietbaan of een spionagesatellietbaan - kunnen gewoon verboden terrein zijn, omdat ze zo vol zitten, " zegt Allen. "Ruimte is ongelooflijk waardevol, dus we willen het echt niet kwijt."
