Ist Weltraummüll so gefährlich? Wo soll ich mit der Reinigung der Umlaufbahnen beginnen? Welche rechtlichen Probleme sind dafür zu lösen? Welche Projekte werden angeboten? Darüber spricht der Korrespondent von "RG" mit Vladimir Agapov, einem leitenden Forscher am Institut für Angewandte Mathematik, benannt nach V. I. M. V. Keldysh, die Spitzenorganisation der Russischen Akademie der Wissenschaften zum Weltraummüllproblem.
Also beschlossen die führenden Weltraummächte, nach Worten über die Gefahr der Weltraumverschmutzung, endlich zur Sache zu kommen. Vorreiter werden die Japaner sein, die im Februar ein solches Reinigungssystem testen werden. Aber ist das wirklich so relevant? Schließlich wird im Laufe der Jahre viel über die Gefahr von Müll gesprochen, aber im Großen und Ganzen sind deswegen keine schweren Unfälle passiert. Vielleicht lassen Sie es fliegen und müssen nicht viel Geld ausgeben?
Vladimir Agapov: Lassen Sie uns zunächst herausfinden, wovon wir eigentlich sprechen. Was ist Weltraumschrott? Experten zufolge kreisen mehr als 650 Tausend verschiedene Objekte mit einer Größe von mehr als einem Zentimeter um die Erde. Von diesen werden derzeit nur große verfolgt, mehr als 10 Zentimeter, von denen es etwa 22 Tausend sind. Die anderen Hunderttausende sind inkognito, "Mr. X". Aber es gibt noch kleinere, etwa einen Millimeter, ihre Zahl wird auf etwa 3,5 Millionen Objekte geschätzt.
Das Unangenehmste ist, dass diese Armada ständig wächst. Nicht nur, weil immer mehr Fahrzeuge ins All geschickt werden, die am Ende auch zu Müll werden. Das Problem ist, dass der "Schmutz" selbst nicht passiv ist. Schließlich kollidieren die mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Fragmente miteinander, werden zerstört, wodurch für viele Jahre Hunderte und Tausende neuer Objekte entstehen. Es ist kein Zufall, dass die ISS und andere Raumschiffe im Zuge einer wahrscheinlichen Kollision mit Weltraumschlamm immer häufiger aus dem Verkehr gezogen werden.
Aber wenn von Kollisionsvermeidung die Rede ist, dann sprechen wir nur von ausreichend großen Fragmenten, die von speziellen Ortungsgeräten und Teleskopen ständig verfolgt werden. Aber es gibt noch viel mehr kleine Placer im Orbit, die niemand verfolgen kann, die aber auch extrem gefährlich sind. Es ist bekannt, dass nach der Landung Mikrorisse mit solch kritischen Abmessungen in den vorderen Fenstern einer Reihe von Raumfahrzeugen sichtbar wurden, dass eine vollständige Druckentlastung des Raumfahrzeugs gerade eintreten könnte. Angesichts all dieser Probleme haben die Weltraummächte ihre Arbeit zur Bekämpfung des Weltraummülls jetzt dramatisch intensiviert. Hier darf keine Zeit verschwendet, die Situation nicht an den Rand gedrängt werden, wenn das Problem überreif ist und es zu spät ist.
Aber die Japaner sind schon bereit, als Erste mit dem Putzen zu beginnen …
Vladimir Agapov: Das stimmt nicht ganz. Es geht nur darum, eine der vielen Möglichkeiten zu testen. Es besteht kein Zweifel, es ist wichtig, aber dennoch, auf das Problem aufmerksam zu machen. Bevor man konkrete Projekte ernst nimmt, ist es sogar notwendig, eine Bestandsaufnahme des gesamten Weltraummülls zu machen. Wo und was fliegt, wie gefährlich sind diese Objekte. Im Moment haben wir kein vollständiges Bild. In niedrigen Umlaufbahnen, bis zu dreitausend Kilometer über der Erdoberfläche, "baumeln" etwa 80 Prozent des Schutts, bei hohen und hauptsächlich geostationären, etwa 36 Tausend Kilometern über der Erde, und in mittleren elliptischen Umlaufbahnen - die restlichen 20 Prozent.
Es scheint, dass wir dringend niedrige Umlaufbahnen benötigen, in denen sich der Löwenanteil der Trümmer angesammelt hat. Auf der anderen Seite ist die geostationäre Umlaufbahn für uns aber nicht weniger wichtig – immerhin operieren derzeit etwa 430 Fahrzeuge auf ihr, die jeweils Dutzende oder sogar Hunderte Millionen Dollar kosten. Dank ihnen haben wir Internet, Sat-TV und viele andere Annehmlichkeiten. Und im Gegensatz zu niedrigen Umlaufbahnen gibt es nur eine geostationäre, und wir können eine so einzigartige natürliche Ressource nicht verlieren.
Das heißt, bevor Sie den Weltraumwischer aufnehmen, müssen Sie sich über Prioritäten entscheiden?
Vladimir Agapov: Natürlich. Und es ist gar nicht nötig, mit grobem Schmutz zu beginnen. Es kann sich herausstellen, dass es dort fliegt, wo keine aktiven Geräte vorhanden sind. Es ist besser, solche Fragmente in naher Zukunft nicht zu berühren, insbesondere wenn sie nicht miteinander kollidieren. Aber es reicht nicht, eine gefährliche Gruppierung herauszuheben, es ist bereits notwendig, darin zu verstehen, was am gefährlichsten ist. Das heißt, erstellen Sie einen Prioritätsbaum. Und erst danach Geld für die Reinigung der Umlaufbahnen ausgeben. Andernfalls wird die Wirkung all dieser Reinigung dürftig sein.
Oder sollten sich die Länder vielleicht parallel dazu verständigen, überhaupt nicht zu vermüllen? Verschmutzung stoppen?
Vladimir Agapov: Auf Initiative der UN wurden eine Reihe solcher Maßnahmen entwickelt, auf die sich verschiedene Länder geeinigt haben. Es gibt einige ziemlich offensichtliche Ideen hier. Hat zum Beispiel ein Satellit oder eine Raketenstufe funktioniert, müssen sie entweder aus dieser Umlaufbahn in eine tiefere gebracht werden, von wo aus sie aufgrund der Abbremsung absteigen und in der Atmosphäre verbrennen. Oder sogar im Meer ertrinken. Dies gilt für große Gegenstände, aber es gibt viel mehr Kleinigkeiten, die beim Starten der Geräte und während des Betriebs getrennt werden - alle Arten von Muttern, Schrauben usw. Die naheliegende Lösung besteht darin, Designs so zu erstellen, dass nichts getrennt wird.
Aber der Hauptlieferant von Müll sind Explosionen im Orbit. Die Gründe sind sehr unterschiedlich. Meistens explodiert Restkraftstoff. Tatsache ist, dass, nachdem der Satellit in die Umlaufbahn gebracht wurde, Treibstoffkomponenten, einschließlich selbstzündender, in der Raketenstufe verbleiben. Solange die Tanks intakt sind, passiert nichts Schlimmes, aber wenn beispielsweise ein Mikrometeorit die Wand durchbricht, kommt es zu einer Explosion, und die Stufe zerspringt in tausende kleine Stücke. Daher wird empfohlen, nach Abschluss des Flugprogramms spezielle Ventile zu öffnen, um den restlichen Treibstoff in Form von Gasen abzulassen.
Welche Projekte werden heute vorgeschlagen, um den angesammelten Müll zu beseitigen? Wie effektiv ist die Methode, die die Japaner testen werden?
Vladimir Agapov: Das japanische Projekt geht davon aus, dass ein spezieller Satellit in die Umlaufbahn startet und ein elektrodynamisches Schleppnetz ausbringt. Dies ist ein Metallgewebe von 300 Metern Länge, 30 Zentimeter Breite und einer Dicke der Fäden von etwa 1 Millimeter. Das Schleppnetz bewegt sich im Orbit, erzeugt ein Magnetfeld und fängt einige der kleinen Trümmer ein. In einigen Monaten wird die "Seine" mit dem Fang unter dem Einfluss des Erdmagnetfelds ihre Bahn ändern und in die dichten Schichten der Atmosphäre eintreten, wo sie verglüht.
Das Projekt ist ziemlich offensichtlich, aber die Frage ist, wird ein solches Schleppnetz viel Müll sammeln? Tatsächlich werden in Raumfahrzeugen nicht so viele Materialien verwendet, die magnetisiert sind, hauptsächlich nichtmagnetische Aluminiumlegierungen, verschiedene dielektrische Filme und neuerdings werden Verbundmaterialien verwendet. Viele andere Projekte werden heute in Erwägung gezogen. Beispielsweise wird vorgeschlagen, Laser zu verwenden. Aber diese Option wirft sofort viele Fragen auf. Wie richtet man den Strahl auf ein kleines Objekt, das niemand sieht? Nicht klar. Sie sagen, wir werden das Sichtbare bekämpfen. Nehmen wir an, wir richten einen Laserstrahl darauf und drücken das Objekt. Aber wo? Wer kann vorhersagen, wohin er fliegen wird, wenn er die Form des Objekts, seine Masse, das Material nicht kennt? Als Ergebnis eines solchen Aufpralls kann das Objekt noch gefährlicher werden und mit einer Art Arbeitsgerät kollidieren.
Eine der interessantesten Ideen ist meiner Meinung nach der Einsatz unterschiedlicher Bremssysteme. Beispielsweise wirft der Satellit nach Ablauf seiner Lebensdauer ein „Segel“, „Fallschirm“oder einfach einen großen, mit Gas aufgeblasenen Ballon aus. Dadurch nimmt die Fläche der gesamten Struktur stark zu, was sie stark behindert. Das Gerät senkt die Flughöhe schnell, dringt in die dichten Schichten der Atmosphäre ein und verbrennt.
In Science-Fiction-Filmen operieren seit langem verschiedene Manipulatoren in Umlaufbahnen, die Satelliten und andere Geräte aus- und einbauen. Gibt es solche Projekte im Portfolio der Wissenschaftler?
Vladimir Agapov: Natürlich. Aber sie sind technisch vielleicht die schwierigsten. Schließlich hat ein großes Müllobjekt eine Masse von bis zu mehreren Tonnen und dreht sich auf komplexe Weise, es ist nicht kontrollierbar. Hat enormen Schwung. Wie kann man es einfangen und weder den Manipulator noch das Raumfahrzeug selbst zerstören, auf dem der Manipulator installiert ist? Hier müssen komplexe technische Probleme gelöst werden.
3,5 Millionen verschiedener Weltraumschrott kreisen um die Erde
Aber neben rein wissenschaftlichen und technischen Problemen gibt es noch andere Probleme. Schließlich können Sie auf diese Weise nicht nur Müll entfernen, sondern auch die Raumfahrzeuge anderer Menschen, sogar funktionierende. Das heißt, im Wesentlichen handelt es sich um Systeme mit doppeltem Verwendungszweck – zivil und militärisch. Daher gibt es einen wichtigen rechtlichen Aspekt im Kampf gegen Weltraummüll. Einerseits fliegt Weltraumschrott im Orbit, andererseits gehören auch "tote" Objekte, die abgelaufen sind, jemandem. Und der Versuch eines der Länder, selbst mit den besten Absichten, das Objekt eines anderen zu entfernen, kann zu sehr ernsthaften Konflikten führen. Das bedeutet, dass solche Operationen mit allen Beteiligten abgestimmt durchgeführt werden müssen, damit keine zusätzlichen Risiken entstehen. An diesen Themen arbeitet die Weltgemeinschaft heute, denn jeder versteht, dass jede plötzliche Bewegung für alle unangenehme Folgen haben kann. Übrigens, selbst wenn wir plötzlich ganz aufhören, ins All zu fliegen, wird die Menge an Trümmern immer noch anwachsen. Schätzungen zeigen, dass nur aufgrund der gegenseitigen Kollisionen bereits fliegender Fragmente in 20-30 Jahren die Zunahme der Trümmer ihren Verlust durch natürliche Abbremsungsprozesse in der oberen Atmosphäre und Deorbiting übersteigen wird.
Hinweis
Heute beträgt die Gesamtmasse des Weltraummülls im Orbit etwa 6.700 Tonnen. Seine Dichte in Höhen von 800-1000 Kilometern hat ein kritisches Niveau erreicht. Aufgrund einer Kollision damit ist die Wahrscheinlichkeit, ein Raumfahrzeug für einen Zeitraum von 10-15 Jahren zu verlieren, bereits höher als die Wahrscheinlichkeit, ein Raumfahrzeug durch einen Ausfall von Bordsystemen zu verlieren. Die Kollisionswahrscheinlichkeit zweier großer Objekte in niedrigen Umlaufbahnen wird als ein Ereignis in 15 Jahren geschätzt. Noch vor 10 Jahren war diese Zahl viermal niedriger.
