Romskrap: Hvor stor er faren?

21 mars 2005

Vurdering av risikoen for at romskrap skal treffe operative romfartøyer og satellitter er en utfordring, og vil være avhengig av i hvilken grad bekymringen gjelder treff av et kjent, banebestemt romskrap-objekt eller et ukjent objekt. De kjente objektene kan være gamle romfartøyer, andre satellitter, bærerakett-selsjoner og store fragmenter fra tidligere eksplosive hendelser.

”Det er nå standard praksis at satellitter i lave baner medfører ekstra drivstoff for ganske enkelt å foreta unnvikende manøvre i løpet av den operative levetiden,” sier dr. Heiner Klinkrad, romskrap-spesialist ved ESOC i Darmstadt, Tyskland.

Små objekter, stor trussel

En vurdering av risikoen som skyldes mindre objekter og meteoroider er derimot en helt annen sak, for de er vanskelig eller umulig å følge.

Mindre objekter varierer i størrelse fra mikroskopiske støvpartikler, som er ganske ufarlige, opp til objekter med en diameter på omkring 1 cm. Objekter i dette størrelsesområdet er en trussel, men beskyttelsesskjold, inklusive såkalte Whipple-skjold, gir tilstrekkelig beskyttelse. Skjold kan på den annen side kun brukes på enkelte typer romfartøyer og satellitter, slik som Den internasjonale romstasjonen.

Dødelige objekter i området 1-10 cm

Objekter med en størrelse på 1-10 cm gir virkelig grunn til bekymring. De er for små og tallrike til å bli fulgt individuelt, men kunne skade eller ødelegge et hvilket som helst romfartøy ved treff.

For å vurdere risikoen i det dødelige 1-10 cm området bruker forskere ved ESA og andre romorganisasjoner sofistikerte sannsynlighetsmodeller og programvare. Risiko bestemmes ut fra romfartøyets tverrsnittsareal, banehøyde, baneinklinasjon og andre faktorer.

Som eksempel kan nevnes at en satellitt med tverrsnittsareal 100 kvadratmeter (inklusive solcellepaneler) i en 400 km høy bane har en gjennomsnittstid i størrelsesorden 15 000 år mellom treff av et romskrap-objekt med en utstrekning på 10 cm.

Kollisjonshendelse én gang per tiår

Selv om dette tallet i første omgang kan virke betryggende stort for en gitt satellitt, er det mange satellitter i bane. ”Hvis man beregner det totale profilarealet for alle satellitter i bane, blir gjennomsnittstiden mellom destruktive kollisjoner omkring 10 år,” sier Klinkrad.

Tatt i betraktning at en eneste kollisjon med et 10 centimeters legeme kunne tilintetgjøre en multimillion-euros satellitt eller treffe Den internasjonale romstasjonen med mennesker om bord, blir risikoen for selv ett treff per tiår plutselig meget alvorlig.

Destruktive kollisjoner skjer

I 1993 fant det første service-mannskapet et hull med en diameter på over 1 cm i den direktive antenne på Hubble- romteleskopet.

I juli 1996 ble den franske militære rekognoseringssatellitten Cerise truffet og alvorlig ødelagt av – ironisk nok – et kjent og banebestemt eksplosjonsfragment fra et Ariane øvre trinn. En 4,2 meters del av Cerises gravitasjonsgradient-stabiliseringsbom ble revet av.

Kan vi forvente flere kollisjoner i inneværende tiår? Ingen kan uttale seg om det med sikkerhet, men det er åpenbart at skritt for å redusere skadevirkningene må tas.

ESA´s romskrap-forskning

I tillegg til et varslingssystem utviklet ved ESOC, driver ESA romskrap-forskning ved ESTEC (European Space Research and Technology Centre) i Nederland. Her fokuseres på romsegmentet, og aktivitetene omfatter:

  • Utvikling og utplassering av innslags-detektorer
  • Utvikling og prøving av skjold-konstruksjoner
  • Støtte til verifisering av skjold-konstruksjoner
  • Innslaganalyser av innsamlet utstyr
  • Vurdering av innslagsskader

ESA er ikke den eneste romorganisasjonen som arbeider med romskrap. Dr. Toshiya Hanada, professor ved Kyushu-universitetets avdeling for maskin- og fly-/romfag ved Fukuoka, Japan, arbeider med utviklingen av optiske sensorer som kan avsøke satellitters solcellepaneler for tegn til treff, og av romskrap-modeller.

Dr. Hanada´s forskningsgruppe er spesielt opptatt av den geosynkrone banen. ”Vi har utviklet en evolusjonsmodell for geosynkron bane og utført lavhastighets-innslagsprøver – under 1,5 km/s – for å lage innslagsmodeller som gjelder satellitter i en slik bane,” sier han.

Det er tydelig at romskrap-saken har fått global oppmerksomhet.

Programvare for risikovurdering tilgjengelig

Tilbake i ESOC forklarer dr. Klinkrad programvaren for risikovurdering som ESA og en kontraktør har utviklet. Den kalles DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis), er fritt tilgjengelig for dem som har befatning med rommet og kan brukes i vurderinger av risikoen for et destruktivt innslag på en spesifisert satellitt eller et spesifisert romfartøy.

Til tross for slike verktøy vil romskrap-situasjonen neppe utvikle seg i en positiv retning hvis ikke en konsentrert, koordinert og systematisk innsats gjøres av satellittoperatører for å hindre bevisste eller ubevisste eksplosjoner eller kollisjoner. Det er slike hendelser som skaper det uregistrerbare men likevel destruktive romskrapet.

Redaktørens anmerkning:

Tredje og siste del av romskrap-serien, ”Mitigation and the case for a Code of Conduct”, vil gjennomgå aktuelle forslag for romskrap-mottiltak som koster lite men likevel gir betydelige bidrag for beskyttelse av rommiljøet ved fremtidig bruk.

Del 3 blir publisert tidlig i april – før 4th Conference on Space Debris, som finner sted ved ESOC i Darmstadt, Tyskland, 18-20 april 2005. For registrering, program og ytterligere informasjon, benytt konferanse-lenken til høyre overnfor.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.