Na wakacje popsujemy Księżyc. Śmieci Muska już tam lecą
SpaceX forsuje wizje rakiet wielokrotnego użytku - tę jednak trzeba będzie sobie odzyskać z Księżyca, jeśli coś po niej zostanie. Górny stopień Falcona 9 uderzy w jego powierzchnię z prędkością Mach 7.
Latamy w kosmos coraz częściej, coraz taniej i coraz bardziej rutynowo. Ale rachunek za tę rutynę przyjdzie nam zapłacić. Najświeższy kłopocik ma w postać kilkunastometrowej aluminiowo‑kompozytowej puszki, która 5 sierpnia ma z hukiem zakończyć życie na powierzchni Księżyca. To górny stopień rakiety SpaceX Falcon 9, oznaczony w katalogach jako 2025‑010D. Nie miał już paliwa, nie miał planu na godną śmierć, więc od ponad roku błąka się po cislunarnej przestrzeni.
Teraz, według bardzo precyzyjnych wyliczeń, ma wbić się w Srebrny Glob z prędkością około 2,43 km/s, czyli mniej więcej 8750 km na godzinę - w okolicach Mach 7, gdyby na Księżycu w ogóle było powietrze. To raczej bardzo głośny (w sensie metaforycznym, bo w próżni i tak nikt nic nie usłyszy) komentarz do tego, jak beztrosko traktujemy kosmiczne śmieci.
To też jest ciekawe:
Czemu strzelamy rakietami w nasz Księżyc?
15 stycznia ubiegłego roku Falcon 9 wystartował z Kennedy Space Center z misją, która miała dowieźć na Księżyc dwa komercyjne lądowniki: amerykańskiego Blue Ghosta (Firefly Aerospace, w ramach programu NASA CLPS) oraz japoński lądownik ispace, w dokumentach oznaczony jako Hakuto‑R/Resilience.
Standardowo: pierwszy stopień robi swoje, wraca na Ziemię i ląduje na barce. Drugi stopień - ten, który nas interesuje - wprowadza ładunek na orbitę parkingową, a potem daje ostatniego kopa w stronę Księżyca. Po separacji mamy cztery obiekty: dwa lądowniki, osłonę/płaszcz ładunku i właśnie górny stopień, katalogowo 2025‑010D.
Dalszy ciąg jest już mniej podręcznikowy. Blue Ghost ląduje na Księżycu 2 marca ubiegłego roku i zdąża wykonać swoje zadania, w tym nagrać efektowne ujęcia zachodu Słońca nad księżycowym horyzontem. Hakuto‑R próbuje bardziej skomplikowanej, paliwooszczędnej trajektorii i podchodzi do lądowania 5 czerwca 2025 r. - kontakt urywa się na około 90 sekund przed przyziemieniem, lądownik rozbija się o powierzchnię.
Osłona ładunku (2025‑010C) wraca w końcu do ziemskiej atmosfery i spala się nad pograniczem Argentyny i Chile. Górny stopień? Nikt nie zadał sobie trudu, by zaplanować mu lepszy los. Został na nieco wyższej orbicie, gdzie nie złapał wystarczająco dużo oporu atmosferycznego, by samodzielnie spaść.
Od tego momentu 2025‑010D krąży po bardzo wydłużonej orbicie wokół Ziemi. Jeden obieg zajmuje mu około 26 dni. W perygeum zbliża się do nas na ok. 220 tys. km, w apogeum oddala się na ok. 510 tys. km - czyli raz jest bliżej niż Księżyc, raz dalej, ale cały czas w tej samej dzielnicy przestrzeni, którą nazywamy cislunarną.
Orbita rakiety i orbita Księżyca przecinają się. Zwykle jedno ciało przechodzi przez punkt przecięcia, gdy drugie jest gdzie indziej. Tym razem jednak, 5 sierpnia o 08:44, oba obiekty mają znaleźć się w tym samym miejscu w tym samym czasie.
Kim jest człowiek, który to wszystko policzył
Nie jest to komunikat NASA ani SpaceX. Trajektorię górnego stopnia policzył Bill Gray - niezależny analityk orbit, twórca oprogramowania Project Pluto, z którego korzystają obserwatoria na całym świecie do śledzenia planetoid i innych obiektów bliskich Ziemi.
Gray od lat robi coś, czego nikt oficjalnie nie chce robić: bierze publicznie dostępne dane obserwacyjne (głównie z przeglądów asteroid) i wyciąga z nich orbity obiektów, których wojsko nie śledzi, bo są za daleko na radar, a agencje kosmiczne nie mają na to czasu. Takie obiekty to właśnie górne stopnie rakiet i inne „zapomniane” elementy misji.
W przypadku 2025‑010D do końca lutego zebrało się 1053 obserwacji. To dużo jak na kawałek złomu krążący w okolicach Księżyca. Na tej podstawie Gray policzył orbitę i już we wrześniu ubiegłego roku zauważył, że coś się tu niebezpiecznie zgrywa: trajektoria rakiety przecina się z Księżycem w sposób, który nie wygląda na zwykłe minięcie się o kilkadziesiąt tysięcy kilometrów.
Problem w tym, że w tej skali nie wystarczy policzyć grawitacji Ziemi, Księżyca, Słońca i planet. Na tak lekkie, wydłużone konstrukcje jak górne stopnie rakiet działa jeszcze jeden, bardzo subtelny, ale w dłuższej skali istotny czynnik: ciśnienie promieniowania słonecznego. Światło Słońca dosłownie „popycha” obiekt, a ponieważ ten się obraca, raz wystawia do Słońca większą powierzchnię, raz mniejszą, odbija światło w różne strony.
To wszystko sprawia, że przewidywanie dokładnego miejsca uderzenia jest trochę jak prognoza pogody na konkretną ulicę za trzy miesiące. Wiemy, że będzie padać „mniej więcej tu”, ale dokładny adres poznamy dopiero, gdy zbliżymy się do daty. Gray szacuje, że na kilka dni przed 5 sierpnia będzie w stanie wskazać punkt uderzenia z dokładnością do kilkudziesięciu metrów i ułamka sekundy.
Gdzie i jak mocno uderzy rakieta
Na dziś przewidywany punkt uderzenia to okolice 15° szerokości północnej i 272° długości wschodniej (czyli 88° zachodniej w innym systemie), w rejonie krateru Einstein - mocno podziurawionej, geologicznie „zmęczonej” części Księżyca, blisko jego krawędzi widocznej z Ziemi.
Górny stopień Falcona 9 ma ok. 13,8 m wysokości i 3,7 m średnicy, mniej więcej jak pięciopiętrowy blok ustawiony pionowo. Masa takiego stopnia (w zależności od konfiguracji i ilości resztek paliwa) to kilkanaście ton. Uderzenie z prędkością 2,43 km/s wygeneruje energię porównywalną z eksplozją niewielkiego taktycznego ładunku konwencjonalnego - dla Księżyca to jednak codzienność, bo podobne energie niosą ze sobą małe asteroidy, które regularnie w niego trafiają.
Gray szacuje, że powstały krater będzie miał rozmiar zbliżony do tego, który w 2022 r. zrobił na Księżycu górny stopień chińskiej misji Chang’e‑5 T1: około 16-18 metrów średnicy. Zdarzenie okazało się ciekawostką, bo zostawiło podwójny krater - prawdopodobnie dlatego, że masa rakiety była skupiona w dwóch różnych miejscach konstrukcji. W przypadku Falcona 9 spodziewany jest pojedynczy, dość symetryczny krater, bo rakieta ma bardziej klasyczny rozkład masy.
Wejście będzie pod kątem około 34° od pionu - na tyle stromo, że krater nie powinien być mocno wydłużony. Nie będzie też żadnej kuli ognia w ziemskim rozumieniu, bo na Księżycu nie ma atmosfery, która mogłaby się rozgrzać i zaświecić. Będzie za to błysk plazmy i wyrzut materiału skalnego, który poleci w próżnię bez żadnego hamowania.
Czy ktoś to zobaczy z Ziemi? Tu zaczyna się rozczarowanie. Teoretycznie warunki są niezłe: Księżyc będzie nieco ponad w połowie oświetlony, a dla obserwatorów w wschodniej części Stanów Zjednoczonych, Kanady i sporej części Ameryki Południowej będzie wtedy noc, z Księżycem wysoko nad horyzontem. Nic nie będzie widać. Nawet jeśli uderzenie nastąpi po „naszej” stronie Księżyca to szansa na to, że amatorskie czy nawet profesjonalne teleskopy zarejestrują coś spektakularnego, jest niewielka. Prawdziwe zdjęcia krateru najpewniej dostarczy dopiero Lunar Reconnaissance Orbiter, który od lat robi Księżycowi zdjęcia w rozdzielczości pozwalającej liczyć kamienie.
Czy to jest niebezpieczne?
Krótko: nie.
Dla Księżyca to rutyna. Od miliardów lat jest bombardowany przez wszystko, co przelatuje w okolicy. Dla sprzętu, który już tam stoi, ryzyko też jest znikome. Chińskie lądowniki i łaziki są daleko od przewidywanego miejsca uderzenia, podobnie jak amerykańskie pozostałości po Apollo. Teoretycznie jakiś odłamek mógłby polecieć na tyle daleko, by coś trafić, ale to naprawdę astronomicznie mało prawdopodobne.
Gdyby ten sam górny stopień spadł na Ziemię najpewniej spaliłby się w atmosferze, zostawiając po sobie tylko drobny pył w górnych warstwach powietrza. I tu pojawia się pierwszy zgrzyt: coraz więcej naukowców zastanawia się co właściwie robi z atmosferą ta rosnąca ilość spalonych wchodzących w nią rakiet i satelitów. To nie jest jeszcze poziom globalnej katastrofy, ale to też nie jest coś, co można ignorować w nieskończoność.
Drugi problem jest bardziej przyziemny - dosłownie. Coraz trudniej wyjść w pogodną noc i nie zobaczyć na niebie kilku satelitów. Dla astronomów to koszmar: każde zdjęcie nieba ma coraz większą szansę zostać przecięte jasną smugą. A to dopiero początek, bo konstelacje typu Starlink czy Kuiper dopiero się rozkręcają.
Trzeci problem to ryzyko kolizji. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna musiała już kilkadziesiąt razy wykonywać manewry unikowe, by nie zderzyć się z kosmicznym śmieciem. Im więcej obiektów na orbicie, tym większa szansa na efekt Kesslera: kaskadę zderzeń, w której jedno rozbicie satelity generuje chmurę odłamków, te uderzają w kolejne obiekty, produkując jeszcze więcej śmieci, aż w końcu niskie orbity stają się praktycznie nieużywalne.
Na tym tle górny stopień Falcona 9, który zamiast spalić się w atmosferze, rozbije się o Księżyc, jest wręcz „lepszym” wariantem. Jak pisze Gray: lepiej, żeby śmieci uderzały w martwy, skalisty glob, niż w jedyną zamieszkaną planetę, jaką mamy.
