Kawałki rakiet spadają nam na głowy. Na orbicie jest coraz więcej złomu

Dopiero kilka godzin później potwierdziła to Polska Agencja Kosmiczna, zapewniając, że monitorowała lot ważącego cztery tony członu rakiety. Jednak to nie pierwszy raz, kiedy fragmenty urządzeń wystrzelonych na orbitę w niekontrolowany sposób spadają na tereny zamieszkane przez ludzi. Czy możemy czuć się bezpieczni?

Wielki upadek

Feralna rakieta została wystrzelona 1 lutego z bazy Vandenberg w Kalifornii, wynosząc na orbitę 22 satelity Starlink. Aby wystartować, musiała zabrać paliwo, którym wypełniony był drugi człon rakiety. Jest on potem odrzucany i zazwyczaj wprowadzany z powrotem w atmosferę ziemską w manewrze tzw. deorbitacji, gdzie albo w całości ma się spalić w atmosferze, albo dzięki silnikom hamującym ważące po kilka ton elementy powinny bezpiecznie wylądować w oceanie.

Tym razem drugi człon rakiety rozpadł się nad Polską, wywołując pokaz fajerwerków, ale nie spalając się całkowicie. Przez atmosferę udało się przejść zbiornikom COPV (kompozytowy owinięty zbiornik ciśnieniowy). – Wykonane są z lekkiego rdzenia metalowego owiniętego włóknami węglowymi, co daje wysoką wytrzymałość przy niskiej masie – tłumaczy Karol Wójcicki. – Po eksplozji Falcona 9 w 2016 r. SpaceX ulepszyło konstrukcję i zbiorniki stały się bardziej odporne na ekstremalne warunki panujące podczas startu i lotu rakiety. Jak widać, lepiej też znoszą przejście przez atmosferę – tłumaczy astronom.

Po tym, jak znaleziono i zidentyfikowano pierwszy zbiornik w Komornikach, na poszukiwania pozostałych trzech wyruszyli miłośnicy astronomii. Drugi został znaleziony w Wirach koło Poznania, trzeci w Śliwnie koło Nowego Tomyśla, a czwarty dwa dni później w nieodległym Zalesiu, kilkaset metrów od autostrady A2. Na szczęście obyło się bez ofiar i szkód. W przeciwnym razie, zgodnie z Konwencją ONZ o Odpowiedzialności za Szkody Kosmiczne z 1972 r., państwo, z którego wystrzelona została rakieta – w tym przypadku USA – musiałoby pokryć straty wynikające z wypadku.

Ale dlaczego właściwie do niego doszło? SpaceX tłumaczy się awarią, która uniemożliwiła bezpieczne odpalenie silników na orbicie. Już po rozmieszczeniu Starlinków na orbicie doszło do wycieku ciekłego tlenu, który wywołał niekontrolowany obrót rakiety, „co ostatecznie spowodowało wyższe, niż oczekiwano, wskaźniki masy”. Specjaliści nadzorujący deorbitację części rakiety uznali, że odpalenie silników hamujących byłoby w tej sytuacji zbyt ryzykowne i lepszym wyjściem jest niekontrolowane wejście członu rakiety w atmosferę. – W takiej sytuacji jest ekstremalnie ważne, aby konstrukcja poszczególnych elementów rakiety pozwalała na jej całkowite spalenie w atmosferze – mówi Karol Wójcicki.

Tak się jednak nie stało i za to odpowiedzialność ponosi SpaceX. Zdaniem Wójcickiego, takie zdarzenia trzeba wliczyć w koszty technologicznego postępu, jaki dokonuje się za sprawą firmy Elona Muska. – Niezależnie od tego, jak negatywnie oceniam działania polityczne Muska, jego SpaceX zmieniło świat lotów kosmicznych. Gdyby nie oni, prywatny przemysł kosmiczny prawdopodobnie dalej pełzałby w powijakach – podkreśla astronom.

Kontakt z Ziemią

Dużo ostrzej wypowiada się Jerzy Rafalski z Planetarium im. Władysława Dziewulskiego w Toruniu. – To jest skandal, który nie powinien mieć miejsca – mówi stanowczo astronom. Zwłaszcza że kosmicznej flocie Muska nie po raz pierwszy przytrafiła się podobna wpadka. – Jesienią zeszłego roku utknęli na orbicie astronauci wysłani rakietą Falcon na Międzynarodową Stację Kosmiczną. A drugi człon rakiety został źle wyhamowany i spadł do oceanu w innym miejscu, niż przewidywano. Widać z tego, że Musk nadal uczy się na żywym organizmie, czyli na nas – mówi Rafalski.

Zbiornik COPV podobny do tych, które spadły w lutym na terytorium Polski, uderzył też w ziemię na odległej farmie w stanie Waszyngton w USA, pozostawiając 10-centymetrowe wgniecenie w glebie. – Wpadając w atmosferę ziemską, wyhamowuje wskutek tarcia powietrza, nie pędzi już z prędkością kilku kilometrów na sekundę, ale uderza w ziemię z prędkością 200-300 km na godzinę. To wciąż bardzo dużo – mówi Jerzy Rafalski. Gdyby pędzący z taką prędkością zbiornik uderzył w człowieka czy samochód, zapewne spowodowałby śmiertelny wypadek.

I cud, że dotąd tak się nie stało, bo na ziemię spadają nie tylko zbiorniki COPV. Ostatnio głównie są to części ze SpaceX, ale nie dlatego, że są bardziej wadliwe od innych. Po prostu firma Muska wystrzeliwuje bezprecedensową liczbę obiektów w kosmos. W sierpniu 2022 r. na pastwisku owiec w Australii znaleziono fragmenty kapsuły Dragon, która nie spaliła się całkowicie w atmosferze, ale rozpadła na spore kawałki (jeden był ponoć wielkości szafy) i runęła na słabo na szczęście zaludniony australijski interior.

SpaceX stara się usuwać z orbity wszystko, co na nią wysyła, ale spadają również części pojazdów kosmicznych wysyłanych przez agencje państwowe. Mieszkańcy kenijskiej wioski Mukuku pod koniec grudnia 2024 r.znaleźli ważący 500 kg i mierzący 2,4 m średnicy metalowy pierścień, będący prawdopodobnie fragmentem adaptera SYLDA z lotu Ariane V184. Łącznie w 2024 r. zarejestrowano pięć upadków kosmicznych śmieci na ziemię.

Jak twierdzi POLSA, to nieunikniona konsekwencja eksploracji kosmosu. Większość satelitów i rakiet jest projektowana tak, aby po zakończeniu misji albo spłonąć w atmosferze, albo zostać skierowane na tzw. orbity cmentarne, daleko od Ziemi. Czasem jednak, podobnie jak w przypadku wypadków lotniczych, zdarzają się sytuacje nieprzewidywalne – przyznaje w przesłanym „Newsweekowi” mailu Polska Agencja Kosmiczna. I zapewnia, że sytuacja na orbicie i możliwość wejścia dużego obiektu są nieustająco monitorowane za pomocą automatycznych teleskopów na pięciu kontynentach, teleskopów prywatnych oraz lasera Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Określenie dokładnego miejsca upadku kosmicznych śmieci, nad którymi została utracona kontrola, jest jednak niemożliwe. – W praktyce oszacowania POLSA, EUSST i US NORAD – agencji zajmujących się monitorowaniem sytuacji na orbicie – osiągają dokładność kilku godzin. W tym czasie obiekt poruszający się z prędkością rzędu 7 km/s zdąży okrążyć Ziemię 2-3 razy. Ponowne wejście w atmosferę może więc nastąpić w dowolnym punkcie kuli ziemskiej wzdłuż toru lotu rakiety i nie jesteśmy w stanie w żaden sposób temu zapobiec – podaje POLSA.

Takie sytuacje wciąż są bardzo rzadkie, a jak twierdzi POLSA, prawdopodobieństwo, że obiekt ważący więcej niż tonę nie spali się całkowicie w atmosferze, można szacować na poziomie promila. – W Polsce dotychczas mieliśmy dwa przypadki upadku szczątków sztucznego obiektu – w 2012 r.i teraz. To niewiele, wziąwszy pod uwagę fakt, że w 2024 r. nad Polską przeleciały 423 sztuczne obiekty powyżej 1 tony. A SpaceX od początku 2025 r. wystrzeliła rakiety Falcon 26 razy.

Zatłoczona orbita

Problemem jest nie tylko to, co obecnie wystrzeliwujemy z Ziemi, ale też to, co wystrzeliliśmy w przeszłości. W całej historii lotów kosmicznych odbyło się około 6 tys. startów różnych rakiet, a na orbitach umieszczono około 50 tys. różnych obiektów. Niby nie tak wiele, ale dzisiaj większość tych obiektów jest w kawałkach, albo zniszczona celowo, albo wskutek przypadkowych zderzeń. Na przykład w lutym 2009 r. nieczynny rosyjski satelita zderzył się z satelitą komunikacyjnym. Oba urządzenia rozpadły się na 1500 fragmentów. Jeszcze więcej złomu wyprodukował w 2007 r. chiński pocisk testowy, który zniszczył satelitę i pozostawił na orbicie około 150 tys. kawałków metalu. Astronomowie obawiają się, że w końcu na orbicie dojdzie do tzw. efektu Kesslera, czyli sytuacji, kiedy kosmiczny złom będzie zderzać się ze sobą w kaskadowy sposób, rozpadając się na coraz mniejsze kawałki i wyłączając z możliwości użytkowania całe rejony orbity.

Nawet bez tego efektu już mamy na orbicie prawdziwe śmietnisko. – Szacuje się, że w okolicach Ziemi krąży około pół miliona kawałków różnorodnych obiektów, w tym szczątków rakiet, które mają więcej niż 1 cm średnicy. Te fragmenty poruszają się z prędkością nawet dziesięciokrotnie większą niż pocisk z karabinu, kilku kilometrów na sekundę – mówi Jerzy Rafalski. Na drobne fragmenty rozpadła się na przykład w 2024 r. jedna z chińskich rakiet Długi Marsz 6A, wynosząca na orbitę 18 satelitów podobnych do Starlinków. Chmura szczątków składała się z setek odłamków.

Największym zagrożeniem związanym z kosmicznymi śmieciami jest ryzyko kolizji. – Nawet niewielkie fragmenty mogą powodować poważne uszkodzenia działających satelitów, np. nawigacyjnych lub komunikacyjnych, czy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), stanowiąc zagrożenie dla misji załogowych. Np. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna regularnie wykonuje manewry korygujące swoją orbitę, W listopadzie 2021 r. podniosła ją o 1240 m, aby uniknąć zderzenia z nieaktywnym chińskim satelitą. Manewry unikowe wykonują też często satelity nawigacyjne europejskiego systemu Galileo – podaje POLSA.

Kosmiczne śmieci mogą być zagrożeniem również dla samolotów. Stało się tak na przykład w 2003 r., kiedy wahadłowiec Columbia rozpadł się podczas wchodzenia w atmosferę, a samoloty zaczęły przelatywać w pobliżu tej chmury odłamków. Prof. Aaron Boley z University of British Columbia wyliczył, że w rejonie o dużym natężeniu ruchu lotniczego ryzyko zetknięcie się z kosmicznymi śmieciami jest o 26 proc. wyższe. – Konieczność zamykania ruchu lotniczego w tych obszarach będzie coraz częstsza – ostrzegają naukowcy w artykule w „Scientific Reports”.

Kto to posprząta?

A posprzątać ten kosmiczny śmietnik nie jest łatwo. Stosowane są dwie metody – deorbitacji i spalenia w atmosferze ziemskiej lub wrzucenia do oceanu w przypadku obiektów na niskiej orbicie lub wysłania na znajdujące się poza orbitą geostacjonarną (tam też jest duży tłok) cmentarzysko starych satelitów, gdzie mają one krążyć wokół Ziemi w nieskończoność. Ale nawet tam przestrzeń nie jest nieskończona, dlatego różne instytuty badawcze próbują opracować bardziej efektywne sposoby czyszczenia orbity. Pracują nad tym między innymi polscy studenci z Politechniki Warszawskiej, którzy koncentrują się na bezpiecznych i niezawodnych sposobach spalania kosmicznych śmieci w ziemskiej atmosferze. Za pomocą małych satelitów PW-Sat oraz PW-Sat2 testowali już kosmiczny żagiel, ogon deorbitacyjny, a w końcówce 2025 r. ma zostać wystrzelony w przestrzeń kosmiczną satelita PW-Sat3 ze specjalnym napędem, dzięki któremu ma zostać on szybko i bezpiecznie deorbitowany.

Inne pomysły dotyczą „wyłapywania” tych śmieci, których nie da się spalić w atmosferze. Na przykład finansowany przez Europejską Agencję Kosmiczną projekt ClearSpace-1, planowany na 2026 r. Jego celem jest usunięcie nieaktywnego fragmentu europejskiej rakiety Vega, ważącego ok. 112 kg, który pozostaje na orbicie od 2013 r.

Dlatego na orbitę powinny być wysyłane jedynie obiekty niezbędne, służące całej ludzkości. – Czy na pewno konieczne jest robienie kosmicznego show i wystrzeliwanie 14 tysięcy satelitów Starlink lub konkurencyjnego chińskiego systemu Thounsand Sails albo posyłanie samochodu Tesla na orbitę wokół Słońca? – pyta Jerzy Rafalski. Każda taka operacja pozostawia nie tylko kosmiczne śmieci, ale także olbrzymi ślad węglowy wytworzony przez tony spalanego paliwa rakietowego.

– Kosmos to nie miejsce na fanaberie bogaczy. Zwłaszcza że już wkrótce będzie czekać nas prawdziwie niebezpieczne zadanie – usunięcie z orbity coraz starszej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – dodaje Rafalski. – Pewnie będzie trzeba rozdzielić jej moduły, a potem sprowadzić je bezpiecznie na Ziemię. Ale czy obecne technologie deorbitacji nie zawiodą w ostatniej chwili, jak to się stało teraz?.

Jerzy Rafalski, astronom z Planetarium im. Władysława Dziewulskiego w Toruniu