Pierwsze śmieci kosmiczne zaobserwowane w ciągu dnia
10 lutego 2009 roku działający satelita komunikacyjny Iridium 33 zderzył się z nieczynnym satelitą Cosmos 2251. Do zdarzenia doszło nad Syberią na wysokości około 800 km nad Ziemią. Łączna prędkość zderzenia wyniosła ok. 11,7 km/s, dzięki czemu z dwóch satelitów powstało 2000 odłamków większych niż 1 cm.
W ciągu kolejnych kilku miesięcy odłamki rozleciały się po całej orbicie okołoziemskiej i od tamtego czasu zagrażają innym satelitom pozostającym na orbicie okołoziemskiej.
Powyższe zdarzenie stanowiło ostrzeżenie nie tylko dla wszystkich operatorów satelitarnych, ale takze dla polityków.
Problem tzw. śmieci kosmicznych nabrał tego dnia rzeczywistych kształtów
- mówi prof. Thomas Schildknecht, kierownik Obserwatorium Zimmerwald oraz zastępca dyrektora Instytutu Astronomicznego na Uniwersytecie w Bernie.
W przestrzeni okołoziemskiej zaczyna się robić tłoczno
Na niektórych orbitach ryzyko zderzenia ze śmieciami kosmicznymi jest aktualnie już tak wysokie, że przebywające tam satelity regularnie muszą wykonywać manewry korygujące trajektorię lotu tak, aby uniknąć zderzenia.
Europejska Agencja Kosmiczna każdego roku dla każdego swojego satelity otrzymuje tysiące ostrzeżeń o możliwości zderzenia, które z kolei prowadzą do średnio kilkudziesięciu manewrów orbitalnych rocznie. W większości przypadków zagrożeniem dla satelitów jest jeden z około 20 000 znanych śmieci kosmicznych.
Niestety, orbity nieaktywnych już satelitów, górnych członów rakiet czy fragmentów powstałych po zderzeniach znamy z dokładnością jedynie do kilkuset metrów
- mówi Schildknecht.
Z tego też powodu bardzo często trudno jest ustalić czy manewr orbitalny, który w każdym przypadku jest bardzo kosztowny, jest w ogóle potrzebny i czy faktycznie obniża ryzyko zderzenia.
Bardzo często do pomiaru odległości do satelitów stosuje się lasery, które umożliwiają ocenę odległości z dokładnością do kilku metrów.
W Obserwatorium Zimmerwald korzystamy z tej technologii od lat, mierząc odległość do obiektów wyposażonych w specjalne retroreflektory laserowe. Tylko kilku obserwatoriom na całym świecie udało się ustalić odległości do śmieci kosmicznych za pomocą specjalnych laserów
- dodaje Schildknecht.
Do niedawno tego typu pomiary można było wykonywać wyłącznie w nocy.
Przełom. Obserwacje za pomocą laserów geodezyjnych w ciągu dnia
24 czerwca 2020 r. badaczom z Uniwersytetu w Bernie udało się po raz pierwszy przeprowadzić dzienne obserwacje śmieci kosmicznych za pomocą lasera geodezyjnego w szwajcarskiej optycznej stacji naziemnej w Obserwatorium Geodynamicznym Zimmerwald. Lasery geodezyjne są przynajmniej o jeden rząd słabsze od wysoko wyspecjalizowanych laserów do śledzenia śmieci kosmicznych. Dodatkowo, wykrywanie pojedynczych fotonów lasera odbitych od śmieci kosmicznych w potoku fotonów światła dziennego stanowi poważne wyzwanie.
Sukces Obserwatorium Zimmerwald możliwy był tylko dzięki kombinacji aktywnego śledzenia śmieci za pomocą wysoce czułych kamer CMOS analizujących obrazy w czasie rzeczywistym oraz filtra cyfrowego, który w czasie rzeczywistym wykrywał fotony odbite od obiektów.
Możliwość obserwowania śmieci w ciągu dnia pozwala na wykonywanie znacznie większej liczby pomiarów. Istnieje cała sieć stacji wyposażonych w lasery geodezyjne, które w przyszłości mogą wspomóc tworzenie bardzo precyzyjnego katalogu orbit śmieci kosmicznych. Dokładniejsze określenie orbit z czasem będzie coraz ważniejszym zagadnieniem, jeżeli będziemy chcieli nadal bezpiecznie wysyłać satelity, sondy i ludzi w przestrzeń kosmiczną.
