Vienintelės užfiksuotos tokių kosminių atliekų krušų aukos – tai 1969 m. japonų laive sužeisti penki kareiviai ir 1997 m. Oklahomos valstijoje krentančios raketos dalies įdrėksta moteris. Šie įvykiai atskleidžia, kokią didelę Žemės paviršiaus dalį dengia vandenynai ir kaip retai apgyvendinta sausuma. Tačiau aukų skaičius menkas ir dėl to, kad mums labai sekasi – o tikimybė, kad seksis ir toliau, vis mažėja.
Dėl augančios populiacijos Žemės dalis, į kurią kosminės atliekos gali nukristi nieko nesužeisdamos, mažėja. Tuo pačiu į kosmosą leidžiamų erdvėlaivių daugėja (2018 m. sėkmingai paleista 111 erdvėlaivių, o prieš dešimtmetį – tik 66, be to, dabar gabenama daugiau krovinių). O kroviniai kuriami taip, kad savo paskirtį atlikę įrenginiai iš orbitos nukristų keliais metais ar net dešimtmečiais anksčiau ir nekeltų pavojaus veikiantiems įrenginiams.
Dėl šių priežasčių stengiamasi geriau apgalvoti, kaip palydovų ir kitų kosminių šiukšlių atsikratyti saugiai. Tam, kad tai padarytų, tiek kosmoso agentūros, tiek privačios įmonės siekia erdvėlaivius nukreipti į kaip įmanoma mažiau pavojingas nusileidimo vietas bei sumažinti į atmosferoje nesudegančių ir žmonėms bei nuosavybei pavojų keliančių dalelių kiekį.
Kosminės atliekos nukreipiamos į vandenyną
Vienas laiko išbandytas sprendimas – nukreipti grįžtančias atliekas į zoną, vadinamą Ramiojo vandenyno pietinės dalies negyvenamąja zona (South Pacific Ocean Uninhabited Area). Ši zona plyti tarp Čilės ir Naujosios Zelandijos. Joje nėra salų, retai plaukia laivai ar skrenda lėktuvai. Tačiau nukreipti grįžtančias atliekas – ne itin tikslus metodas. Tuo metu netoliese esantiems laivams ar lėktuvams patariama laikytis atokiau nuo teritorijos, kur atliekos gali pasiekti Žemę, o tokia teritorija gali būti didesnė negu 10 000 km² – maždaug Libano dydžio. Tačiau, pasak Europos kosmoso agentūros Kosminių atliekų padalinio Darmštate, Vokietijoje, vadovo Holgerio Krago, jei visi rimtai atsižvelgtų į šiuos įspėjimus, atliekos į Žemę grįžtų saugiausiu įmanomu būdu.
Turbūt manote, kad problemai išspręsti to užtenka. Tačiau kasmet įvykdomi tik keli valdomi kosmoso atliekų grąžinimai. Svarbiausia priežastis – kaina. Norint, kad erdvėlaivis nusileistų stačiu kampu ir gana tiksliai pataikytų į numatytą vietą Žemės paviršiuje, jame turi būti dvigubai ar net trigubai daugiau kuro, negu reikėtų norint tik pataisyti jo padėtį orbitoje. Taip pat reikalingi ir didesni raketiniai varikliai. Pridėjus kuro ir didesnių variklių, padidėtų raketos svoris, o dėl to išaugtų ir paleidimo kaina. Be to, kad grįžimas būtų valdomas, reikalingos valdymo stotys Žemėje. Taigi norint misiją baigti valdomu erdvėlaivio atliekų grąžinimu į Žemę, jos kaina galėtų išaugti daugiau kaip 20 mln. eurų.
Pigesnis pasirinkimas – „pusiau valdomas“ atliekų grąžinimas. Tada palydovas ne nukreipiamas tiesiai į numatytą tikslą, o pamažu nuleidžiamas į atmosferą naudojantis varikliuose likusiu kuru arba specialia atitempimui sukurta bure. Ši burė sulaiko į kosmosą iš atmosferos patekusias oro molekules, taip pamažu mažindama palydovo aukštį, kol pasiekia tašką, kuriame oro pasipriešinimas pats įtraukia jį į atmosferą.
Blogoji šio metodo pusė – kad pavojaus zona, į kurią gali nusileisti iš orbitos grįžtančios atliekos, daug didesnė negu taikant valdomo grąžinimo metodą. Įmanoma užtikrinti, kad šioje zonoje bus daug vandens ir nebus didelių miestų, tačiau metodas vis tiek nebus toks pat saugus kaip grąžinant kosmoso atliekas į Ramiojo vandenyno pietinės dalies negyvenamąją zoną. Be to, nors taip atliekas grąžinti pigiau, pusiau valdomas grąžinimas taip pat neatliekamas už dyką.
Tam, kad būtų sutaupyta kuro, trumpinamos misijos. Pridedant burę padidėja svoris paleidimo metu. Dėl šios priežasties dauguma atliekų į atmosferą grįžta visiškai nevaldomos. Tačiau nepaisant to, ekspertai gali nustatyti, kokia tikimybė, kad nevaldomos tam tikros misijos atliekos padarys žalos. Tokia informacija labai naudinga, nes ja remiantis galima nuspręsti, ar misija apskritai turėtų būti vykdoma.
Vadinamoji sunaikinamumo atmosferoje tikimybės analizė atliekama naudojant programinę įrangą, analizuojančią duomenis apie palydovo sudedamųjų dalių dydį, formą, konfigūraciją, sudėtį ir storį. Ja galima nustatyti dalelių, kurių atmosferos trintis nepavers į dulkes, kiekį, svorį, dydį ir formą – taigi ir tikimybę, kad jos padarys žalos. O apskaičiavus gyventojų tankumą erdvėlaivio orbitos kelyje, galima nustatyti tikimybę, kad atliekos ką nors sužeis.
Vokiečių įmonėje „Hyperschall Technologie Göttingen“ (HTG) už tokią analizę reikėtų sumokėti 50 tūkst. eurų. Jos klientų sąraše – trys Europos palydovų gamintojos (Vokietijos „OHB System“, Ispanijos „Elecnor“ ir „Airbus“) bei keletas kosmoso agentūrų. Naudojant tokias programas kaip „Grįžtančio erdvėlaivio sunaikinamumo analizės modulis“ ir „Kosmoso atliekų keliamos rizikos vertinimo ir mažinimo analizė“, kurios sukuriamos remiantis Vokietijos kosmoso agentūros plazmos srautų tuneliuose atliekamais eksperimentais, šioms įmonėms teikiamos individualios analizės, kuriomis nustatoma, kas, remiantis skaitmeniniais duomenimis apie dizainą, greičiausiai nutiks tam tikram erdvėlaiviui.
Jei tokie paskaičiavimai atskleidžia, kad tikimybė, jog grįžtantis palydovas ką nors sužeis ar užmuš, didesnė negu 1 iš 10 tūkst. (o taip būna beveik pusei tiriamų palydovų), tada leidimas pakilti dažniausiai nesuteikiamas, nebent erdvėlaivio dizainas būtų pakeistas taip, kad būtų galima jį nuleisti pusiau valdomu būdu ir rizikos tikimybę sumažinti. Nors kritikai teigia, kad idėja priimtina rizika laikyti 1 iš 10 tūkst. tikimybę yra niekuo neparemta, šią normą 1995 m. priėmė JAV kosmoso agentūra NASA, 1997 m. – Japonija, 1998 m. – Prancūzija, o nuo tada ir dar keliolika kitų valstybių.
Naikinantis karštis
Žinoma, geriausia būtų, jeigu tokios analizės atlikti išvis nereikėtų. Geriausias sprendimas, ką daryti su kosminėmis atliekomis – sukurti tokį erdvėlaivį, kuris pasiekęs atmosferą visiškai sudegtų. Pasak Italijos kosmoso agentūros kosminių atliekų eksperto Ettore Perozzi, vienas būdas, kaip erdvėlaivį „kurti sunaikinimui“ – tai sukurti „į šokolado plytelę panašų“, dizainą, kad jis lengvai sutrupėtų į gabalėlius. Tada specialiai sukurtos silpnesnės dalys erdvėlaiviui grįžtant į atmosferą neatlaikytų, tad šis subyrėtų maždaug 125 km, o ne įprastame 80 km aukštyje. Dėl to naikinantis karštis erdvėlaivio vidų veiktų kelias papildomas sekundes.
Pasak „OHG System“ vyriausiosios kosmoso atliekų inžinierės Charlotte Bewick, vienas daug žadantis metodas užtikrinti, kad erdvėlaivis subyrės anksti – varžtus, veržles ir kitas jungiamąsias detales gaminti iš specialaus „formą atsimenančio“ metalo lydinio. Įkaitinus šis lydinys įgautų „prisimenamą“ anksčiau turėtą formą, kuri šiuo atveju padėtų jungiamosioms dalims grįžtant greičiau išsiklibinti.
Tačiau prancūzų ir italų įmonė „Thales Alenia Space“ geresniu būdu pagreitinti suirimą laiko kitokį metodą. Ji užpatentavo „susinaikinančią“ jungtį, kuri dėl specialios poveržlės įkaitina išsiardo greičiau. Šiuo metu inžinieriai atlieka bandymus su prototipais plazmos srautų tuneliuose ir mano, kad geriausias dizainas bus kuriamas iš žemoje temperatūroje išsilydančio cinko.
Dar vienas būdas sumažinti Žemę pasiekiančių atliekų kiekį – atsparias medžiagas, pavyzdžiui, plieną ir titaną, iš kurių gaminami kuro bakai ir smagračiai, pakeisti lengviau išgaruojančiomis medžiagomis, pavyzdžiui, aliuminiu ir grafitu. Pasak „Thales Alenia“ kosminių atliekų eksperto Lilith Grassi, šis metodas jau duoda vaisių.
Tačiau net visi šie metodai neužtikrina, kad visi erdvėlaiviai atitiks 1 iš 10 tūkst. tikimybės taisyklę. Dėl to inžinieriai sugalvojo geresnių metodų, kaip sumažinti tikimybę, kad atliekos ką nors sužeis. Pavyzdžiui, „OHB System“ ekspertai pasiūlė visas dalis, kurios grįždamos į atmosferą gali nesudegti, sujungti stipriu laidu. Taip būtų užtikrinama, kad jos nepasklis – dr. C. Bewick žodžiais tariant, išlikusios detalės Žemę pasiektų kaip viena kulka, o ne į visas puses išsilankstantys šratai, todėl sumažėtų galimybė, jog bus padaryta žala.
„OHG System“ dar nerado pirkėjo palydovui, kuriame naudojamos sujungtos dalys. Iš dalies taip yra dėl to, kad dėl laido palydovas taptų sunkesnis ir brangesnis. Be to, mintis padidinti Žemę pasiekiančių medžiagų kiekį, net jei toks metodas sumažina riziką padaryti žalos, priimtina ne visiems. Tačiau „Thales Alenia“ šiuo metu tiria dar vieną panašų metodą. Įmonė svarsto pradėti į viena pakuoti lęšius ir kitas optinių sistemų dalis, kurios šiuo metu Žemę pasiekia kaip smulkių dalelių kruša.
Tačiau atrodo, kad niekas nesiruošia užduoti klausimo, koks iš tiesų turėtų būti tinkamas saugumo lygis grįžtantiems erdvėlaiviams. Kodėl saugia buvo pasirinkta 1 iš 10 tūkst. tikimybė, jau seniai pamiršta. Laikantis tokios tikimybės kiekvieną kartą grįžtant erdvėlaiviui vienam iš 7,5 mlrd. Žemės gyventojų tikimybė žūti dėl nuolaužos – viena iš 75 trilijonų. Tokia tikimybė itin maža, net turint omenyje, kad per metus į Žemę grįžta šimtai erdvėlaivių.
Kita vertus, iš kosmoso krentančių nuolaužų sukelta mirtis tikrai pasiektų laikraščių antraštes, o tada tikėtina, kad taisykles būtų prašoma dar labiau sugriežtinti. Iki šiol erdvėlaivių paleidimas buvo gana saugus. Žinoma, šios srities atstovai norėtų, kad taip būtų ir toliau.