Τι είναι το «Σύνδρομο Κέσλερ» - Η διαστημική καταστροφή έχει ήδη ξεκινήσει;

Καθώς ένα κομμάτι διαστημικών σκουπιδιών κατευθύνθηκε προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον Νοέμβριο, οι επτά αστροναύτες που επέβαιναν στο αεροσκάφος αντέδρασαν άμεσα. Το ρωσικό διαστημόπλοιο συνδεδεμένο με τον διαστημικό σταθμό άναψε τους κινητήρες του για πέντε λεπτά, τροποποιώντας ελαφρά την τροχιά του σταθμού και απομακρύνοντας το εργαστήριο μεγέθους γηπέδου ποδοσφαίρου εκτός κινδύνου. Εάν ο διαστημικός σταθμός δεν είχε αλλάξει πορεία, τα συντρίμμια θα μπορούσαν να έχουν περάσει σε απόσταση 2 ½ μιλίων (4 χιλιομέτρων) από την τροχιακή του διαδρομή, σύμφωνα με τη NASA.

Τα συντρίμμια που χτυπούν τον διαστημικό σταθμό θα μπορούσαν να σημαίνουν καταστροφή. Μια πρόσκρουση μπορεί να έχει αποσυμπιέσει τμήματα του σταθμού και να άφηνε τους αστροναύτες να αγωνίζονται για να επιστρέψουν στο σπίτι.

Το πιο ανησυχητικό: Η πιθανή πρόσκρουση δεν θα ήταν και τόσο σπάνιο φαινόμενο. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός χρειάστηκε να κάνει παρόμοιους ελιγμούς δεκάδες φορές από τότε που καταλήφθηκε για πρώτη φορά τον Νοέμβριο του 2000 και οι κίνδυνοι σύγκρουσης αυξάνονται κάθε χρόνο καθώς ο αριθμός των αντικειμένων σε τροχιά γύρω από τη Γη πολλαπλασιάζεται.

Για χρόνια, οι ειδικοί της διαστημικής κυκλοφορίας κρούουν τον κώδωνα του κινδύνου για την αυξανόμενη συμφόρηση. Προηγούμενες συγκρούσεις, εκρήξεις και δοκιμές όπλων είχαν ως αποτέλεσμα δεκάδες χιλιάδες κομμάτια συντριμμιών που παρακολουθούν οι ειδικοί και πιθανώς εκατομμύρια άλλα που δεν είναι ορατά με την τρέχουσα τεχνολογία.

Και παρόλο που οι κίνδυνοι για τους αστροναύτες μπορεί να αποτελούν βασική ανησυχία, η συμφόρηση στην τροχιά είναι επίσης επικίνδυνη για τους δορυφόρους και τις τεχνολογίες που βασίζονται στο διάστημα που τροφοδοτούν την καθημερινή μας ζωή - συμπεριλαμβανομένων εργαλείων GPS καθώς και ορισμένων ευρυζωνικών, υψηλής ταχύτητας Διαδικτύου και τηλεοπτικών υπηρεσιών.

«Ο αριθμός των αντικειμένων στο διάστημα που έχουμε εκτοξεύσει τα τελευταία τέσσερα χρόνια έχει αυξηθεί εκθετικά», δήλωσε ο Δρ Vishnu Reddy, καθηγητής πλανητικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tucson. «Οπότε οδεύουμε προς την κατάσταση που πάντα φοβόμαστε».

Το γεγονός στο οποίο αναφέρθηκε ο Ρέντι είναι ένα υποθετικό φαινόμενο που ονομάζεται σύνδρομο Kessler.

Ονομάστηκε από τον Αμερικανό αστροφυσικό Ντόναλντ Κέσλερ και με βάση την ακαδημαϊκή του εργασία του 1978. Η φράση περιγράφει γενικά ένα σενάριο στο οποίο τα συντρίμμια στο διάστημα πυροδοτούν μια αλυσιδωτή αντίδραση: Μια έκρηξη στέλνει ένα σωρό θραυσμάτων που με τη σειρά τους συντρίβονται σε άλλα διαστημικά αντικείμενα, δημιουργώντας περισσότερα υπολείμματα. Το φαινόμενο του καταρράκτη μπορεί να συνεχιστεί έως ότου η τροχιά της Γης είναι τόσο φραγμένη με σκουπίδια που οι δορυφόροι δεν λειτουργούν και η εξερεύνηση του διαστήματος πρέπει να σταματήσει.

Οι ερευνητές διαφωνούν σχετικά με το τρέχον επίπεδο κινδύνου και πότε, ακριβώς, η συμφόρηση στο διάστημα μπορεί να φτάσει σε αυτό το σημείο χωρίς επιστροφή.

Αλλά υπάρχει ευρεία συναίνεση για ένα πράγμα: η κυκλοφορία στο διάστημα είναι ένα σοβαρό πρόβλημα που χρειάζεται απεγνωσμένα να αντιμετωπιστεί, σύμφωνα με συνεντεύξεις του CNN με επιστήμονες και ειδικούς της διαστημικής κυκλοφορίας.

Πόσο συχνά συγκρούονται αντικείμενα στο διάστημα;
Από την αυγή της διαστημικής πτήσης το 1957, έχουν σημειωθεί περισσότερες από 650 «διασπάσεις, εκρήξεις, συγκρούσεις ή ανώμαλα γεγονότα που είχαν ως αποτέλεσμα κατακερματισμό», σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος.

Αυτά τα περιστατικά περιλαμβάνουν δορυφόρους που συγκρούστηκαν κατά λάθος μεταξύ τους, μέρη πυραύλων και διαστημόπλοια που εξερράγησαν απροσδόκητα και δοκιμές όπλων από χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ρωσία, η Ινδία και η Κίνα που έχουν εκτοξεύσει υπολείμματα σε διάφορα ύψη σε τροχιά.

Η Ρωσία, για παράδειγμα, εκτόξευσε έναν πύραυλο σε έναν από τους δικούς της δορυφόρους ως μέρος μιας δοκιμής όπλων το 2021, δημιουργώντας περισσότερα από 1.500 ανιχνεύσιμα κομμάτια συντριμμιών.

Η τελευταία μεγάλη τυχαία σύγκρουση μεταξύ δύο διαστημικών αντικειμένων σημειώθηκε τον Φεβρουάριο του 2009 όταν ένας νεκρός ρωσικός στρατιωτικός δορυφόρος, ονόματι Kosmos 2251, προσέκρουσε στο Iridium 33, έναν ενεργό δορυφόρο επικοινωνιών που λειτουργεί από την εταιρεία τηλεπικοινωνιών Iridium με έδρα τις ΗΠΑ. Αυτό το γεγονός παρήγαγε ένα τεράστιο σύννεφο από σχεδόν 2.000 κομμάτια συντριμμιών που είχαν διάμετρο σχεδόν 4 ίντσες (10 εκατοστά) και χιλιάδες ακόμη μικρότερα κομμάτια.

Παρόμοια γεγονότα σε μικρότερη κλίμακα είναι επίσης κοινά: ένας μετεωρολογικός δορυφόρος της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ, για παράδειγμα, διαλύθηκε σε τροχιά στις 19 Δεκεμβρίου, δημιουργώντας τουλάχιστον 50 νέα κομμάτια συντριμμιών, δήλωσε τη Δευτέρα η LeoLabs, μια εταιρεία που παρακολουθεί αντικείμενα στο διάστημα. . Ήταν μόνο το τελευταίο σε μια σειρά τεσσάρων γεγονότων «κατακερματισμού» τους τελευταίους μήνες που δημιούργησαν περισσότερα από 300 νέα κομμάτια απορριμμάτων.

Τι μπορούμε και δεν μπορούμε να δούμε

Για όσους διαχειρίζονται δορυφόρους, η συμφόρηση στο διάστημα μπορεί να είναι ένας εφιάλτης. Είναι σύνηθες για έναν δορυφορικό φορέα να λαμβάνει δώδεκα ή περισσότερες ειδοποιήσεις την ημέρα για πιθανές συγκρούσεις.

Η διαδικασία παρακολούθησης αντικειμένων σε τροχιά - που ονομάζεται διαστημική επίγνωση της κατάστασης - περιλαμβάνει τον εντοπισμό πιθανών «συζεύξεων» ή στενών προσεγγίσεων μεταξύ δύο οντοτήτων.

Σε ένα περιστατικό φέτος , για παράδειγμα, ένας μετεωρολογικός δορυφόρος της NASA έχασε ελάχιστη σύγκρουση με έναν ανενεργό ρωσικό πύραυλο σε απόσταση μικρότερη των 65 ποδιών (20 μέτρα), σύμφωνα με το LeoLabs.

Αλλά οι κίνδυνοι μπορεί να είναι ακόμη υψηλότεροι από εκείνους που μπορεί να προβλέψει η διαστημική επίγνωση της κατάστασης: Ως επί το πλείστον, ένα αντικείμενο πρέπει να είναι μεγαλύτερο από μια μπάλα του τένις για να παρακολουθείται. Τα υπόλοιπα αντικείμενα είναι πολύ μικρά για να αντανακλούν το φως ή σε μακρινές περιοχές της τροχιάς που είναι δύσκολο να παρατηρηθούν άμεσα.

«Ακόμη και με τους καλύτερους αισθητήρες του σήμερα, υπάρχουν όρια σε αυτό που μπορεί να «δει» ή να παρακολουθηθεί αξιόπιστα, και τα μικρότερα διαστημικά σκουπίδια είναι συχνά μη ανιχνεύσιμα», δήλωσε ο Bob Hall, διευθυντής ειδικών έργων στην COMSPOC Corp., μια εταιρεία λογισμικού διαστημικής κυκλοφορίας.

Αλλά τα μικρά αντικείμενα μπορούν ακόμα να αποτελούν σημαντικές απειλές. Στην τροχιά, τα αντικείμενα στροβιλίζονται τόσο γρήγορα που ακόμη και ένα κομμάτι χρώματος είναι ικανό να σπάσει το μέταλλο, σύμφωνα με τη NASA . Αυτό σημαίνει ότι κάθε κομμάτι σκουπιδιών που έχει μείνει στο διάστημα είναι βαθιά ανησυχητικό - και δυνητικά καταστροφικό.

Μεγαλύτερο υψόμετρο, μεγαλύτερος κίνδυνος

Το πώς ακριβώς μπορεί να συμβεί μια αλυσιδωτή αντίδραση συγκρούσεων στο διάστημα δεν είναι ξεκάθαρο.

Διαφορετικές περιοχές της τροχιάς της Γης έχουν τα δικά τους επίπεδα συμφόρησης και κινδύνου. Η τροχιά της χαμηλής Γης, η οποία εκτείνεται σε περίπου 1.200 μίλια (2.000 χιλιόμετρα) πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, είναι μακράν η πιο πολυσύχναστη.

Αυτή η περιοχή φιλοξενεί δύο διαστημικούς σταθμούς με πλήρωμα και τεράστιους αστερισμούς δορυφόρων που εκπέμπουν ίντερνετ - όπως το δίκτυο σχεδόν 7.000 δορυφόρων Starlink του SpaceX - παρακολουθούν τον καιρό, παρατηρούν την παραγωγή καλλιεργειών ή αναλύουν το κλίμα.

Εάν ένας κυματισμός εκρήξεων συνέβαινε σε χαμηλή τροχιά στη Γη, θα μπορούσε να απειλήσει τη ζωή των αστροναυτών, να σταματήσει τις εκτοξεύσεις πυραύλων και να οδηγήσει στην καταστροφή όλης της δορυφορικής τεχνολογίας που υπάρχει εκεί.

Τα καλά νέα σε αυτό το σενάριο, αν υπάρχουν, είναι ότι οι καταστροφικές συνθήκες μπορεί να μην διαρκέσουν για τις επόμενες γενιές: «Έχουμε ακόμα υπολείμματα ατμόσφαιρας στη χαμηλή τροχιά της Γης, επομένως έχουμε έναν φυσικό μηχανισμό καθαρισμού», δήλωσε η Carolin Frueh, αναπληρώτρια καθηγήτρια αεροναυπηγικής και αστροναυτικής στο Πανεπιστήμιο Purdue στην Ιντιάνα.

Σε υψόμετρο περίπου 300 μιλίων (500 χιλιομέτρων), τα αντικείμενα σε τροχιά θα πέσουν φυσικά πίσω στη Γη ή θα διαλυθούν στην ατμόσφαιρα μέσα σε περίπου 25 χρόνια, είπε η Frueh, υποδεικνύοντας ότι ένα πεδίο συντριμμιών σε αυτή την απόσταση πιθανότατα δεν θα απειλούσε την πρόσβαση στο διάστημα για τις επόμενες γενιές.

Αλλά η εικόνα αλλάζει γρήγορα σε υψηλότερες τροχιές . Σε σχεδόν 500 μίλια (800 χιλιόμετρα), θα χρειαζόταν τουλάχιστον ένας αιώνας για να συρθεί φυσικά ένα κομμάτι από το διάστημα. Σε περισσότερα από 621 μίλια (1.000 χιλιόμετρα), η διαδικασία θα διαρκούσε χιλιάδες χρόνια.

Αυτά είναι κακά νέα για τη γεωσύγχρονη τροχιά - μια περιοχή περίπου 22.236 μίλια (35.786 χιλιόμετρα) από την επιφάνεια της Γης - η οποία φιλοξενεί δορυφόρους επικοινωνιών αξίας τετάρτου δισεκατομμυρίου δολαρίων που εκπέμπουν τηλεόραση και άλλες υπηρεσίες σε μεγάλες περιοχές του πλανήτη.

«Το πιο επικίνδυνο μέρος όπου θα μπορούσε να συμβεί αυτό (συμβάν που μοιάζει με το σύνδρομο Κέσλερ) είναι στο GEO», δήλωσε ο Ρέντι, ερευνητής του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. «Επειδή δεν έχουμε τρόπο να το καθαρίσουμε με γρήγορο τρόπο».

Πώς μπορεί να διαδραματιστούν οι διαδοχικές συγκρούσεις

Η ταινία « Gravity» του 2013 έφερε την ιδέα του συνδρόμου Kessler στη μεγάλη οθόνη: Μια ρωσική επίθεση πυραύλων σε νεκρό δορυφόρο ξεκινά έναν καταρράκτη συγκρούσεων, δημιουργώντας ένα σύννεφο σκουπιδιών που καταστρέφει άλλους δορυφόρους και διαστημόπλοια.

Όμως, ενώ το δράμα στο «Gravity» εκτυλίχθηκε πάνω από μιάμιση ώρα, ένα πραγματικό σενάριο για το σύνδρομο Kessler πιθανότατα θα χρειαζόταν χρόνια - ή δεκαετίες - για να διαδραματιστεί, είπαν οι ειδικοί.

Και από τότε που κυκλοφόρησε η ταινία πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, η συμφόρηση στην τροχιά έχει αυξηθεί γρήγορα: Ο στρατός των ΗΠΑ παρακολουθούσε περίπου 23.000 αντικείμενα τότε σε σύγκριση με 47.000 αντικείμενα σήμερα. Αν και γίνονται συνεχείς προσπάθειες για να υπολογιστεί πού, πότε και πώς μπορεί να ξεκινήσει ένα φαινόμενο κυματισμού, είναι αδύνατο έργο, είπε ο Frueh.

«Μόλις προβλέπουμε το μέλλον, πρέπει να κάνουμε υποθέσεις», είπε ο Frueh. «Κάθε μοντέλο είναι λάθος - αλλά μερικά είναι χρήσιμα.»

Τα μοντέλα είναι ανακριβή επειδή ακόμη και οι ειδικοί δεν έχουν μια παρθένα εικόνα για το πού βρίσκονται τα αντικείμενα σε τροχιά. Αντικείμενα μικρότερα από περίπου 4 ίντσες (10 εκατοστά) είναι σε μεγάλο βαθμό αόρατα. Επιπλέον, ο διαστημικός καιρός μπορεί να αλλάξει τις τροχιές - επομένως είναι δύσκολο να προβλέψουμε ακριβώς πώς και πού ταξιδεύουν τα συντρίμμια, σύμφωνα με τον Δρ Thomas Berger, διευθυντή του Κέντρου Τεχνολογίας, Έρευνας και Εκπαίδευσης Διαστημικού Καιρού του Πανεπιστημίου του Κολοράντο. Ο Μπέργκερ μίλησε για το θέμα στις 11 Δεκεμβρίου στην ετήσια συνάντηση της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης στην Ουάσιγκτον.

Το μέγεθος και το σχήμα των διαστημικών κομματιών των σκουπιδιών είναι επίσης ένα μυστήριο. Έτσι, για να μοντελοποιήσουν ένα μεμονωμένο φαινόμενο του συνδρόμου Kessler, οι αναλυτές θα έπρεπε να μαντέψουν πώς ακριβώς θα σπάσει ένας δορυφόρος, πώς θα φαινόταν κάθε κομμάτι από αυτά τα συντρίμμια, πού θα ταξίδευε και ποιο άλλο αντικείμενο θα μπορούσε να χτυπήσει στη συνέχεια.

«Τα δεδομένα δεν είναι αρκετά ακριβή για να μας επιτρέψουν να αποφύγουμε πραγματικά αυτά που νομίζουμε ότι αποφεύγουμε», είπε ο Dan Oltrogge, επικεφαλής επιστήμονας και διευθυντής του Κέντρου Διαστημικών Προτύπων και Καινοτομίας της COMSPOC Corp.

Έχει ήδη ξεκινήσει το σύνδρομο Kessler;

Δεδομένου ότι το «Σύνδρομο Κέσλερ» δεν είναι ένα στιγμιαίο γεγονός, οι επιστήμονες συζητούν εάν το φαινόμενο θα μπορούσε ήδη συμβαίνει. Το πείραμα σκέψης του Kessler ζητά από τους ερευνητές να εξετάσουν εάν —ακόμα κι αν όλες οι εκτοξεύσεις πυραύλων σταματούσαν— οι συγκρούσεις στο διάστημα θα κλιμάκωναν τον αριθμό των αντικειμένων σε τροχιά. Και δεν είναι σαφές εάν έχει επιτευχθεί αυτό το σημείο. Οι ερευνητές πρόσφεραν διαφορετικές προοπτικές σχετικά με το αν είχαν ήδη ξεκινήσει γεγονότα που ενδεικτικά του συνδρόμου Kessler.

Η Frueh είπε ότι «γι' αυτό δεν πιστεύει πλέον ότι το σύνδρομο Kessler είναι ένας χρήσιμος όρος». «Νομίζω ότι προκαλεί σύγχυση για το κοινό το γεγονός ότι οι ειδικοί δεν συμφωνούν», είπε. «Η ίδια η ιδέα δεν είναι τόσο καθαρή όσο νομίζουμε».

Αυτό στο οποίο φαίνεται να συμφωνούν οι ειδικοί είναι ότι η κατάσταση στην τροχιά είναι προβληματική. Κανείς δεν είπε ότι πίστευε ότι η καταστροφή θα μπορούσε σίγουρα να αποφευχθεί. Πιο πιθανό, είπαν, τα σκουπίδια σε τροχιά θα συνεχίσουν να πολλαπλασιάζονται.

Η Frueh είπε, «Είμαι απαισιόδοξη… ότι θα δράσουμε αρκετά έγκαιρα ώστε να μην έχουμε οικονομική ζημιά στη διαδικασία».

Ο Δρ Nilton Renno, καθηγητής κλιματικών και διαστημικών επιστημών και μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Michigan, δήλωσε ότι είναι αισιόδοξος από τη φύση του. Αλλά η κατάσταση στην τροχιά της Γης του θυμίζει τα οικολογικά δεινά που συμβαίνουν στον πλανήτη μας.

«Παλιά πιστεύαμε ότι οι ωκεανοί είναι άπειροι, και πετούσαμε σκουπίδια και πλαστικά, και τώρα συνειδητοποιούμε - όχι, αυτοί είναι πεπερασμένοι πόροι. Και προκαλούμε τεράστια ζημιά αν δεν προσέχουμε τι κάνουμε», είπε.

Πρόληψη του συνδρόμου Kessler

Υπάρχουν δύο σκέψεις όταν μιλάμε για την πρόληψη του πολλαπλασιασμού των συντριμμιών στην τροχιά της Γης.

Η μία είναι η τεχνολογία καθαρισμού: Οι εταιρείες και οι κυβερνητικές πρωτοβουλίες επιδιώκουν να αναπτύξουν τρόπους για να σύρουν τα συντρίμμια εκτός τροχιάς, όπως το Drag Augmentation Deorbiting Subsystem ή ADEO , που αναπτύχθηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος και την τεχνολογική εταιρεία High Performance Space Structure Systems ή HPS GmbH. Το πρωτότυπο πανί πέδησης αναπτύχθηκε με επιτυχία από τον δορυφόρο ION τον Δεκέμβριο του 2022, σύμφωνα με την ESA.

Η τεχνολογία πανιών «παρέχει μια παθητική μέθοδο εκτόξευσης τροχιάς αυξάνοντας το φαινόμενο της ατμοσφαιρικής επιφανειακής έλξης, με στόχο να αναγκάσει έναν δορυφόρο να κατέβει πιο γρήγορα και να καεί στην ατμόσφαιρα της Γης χωρίς συντρίμμια», ανέφερε μια ανακοίνωση της ESA.

Αυτές οι μέθοδοι, ωστόσο, είναι πειραματικές και εξαιρετικά δαπανηρές, σημείωσε ο Renno. Και δεν είναι ξεκάθαρο ποιος θα ήταν διατεθειμένος να πληρώσει για αυτά.

Το δεύτερο ζήτημα είναι ο κανονισμός. Οι εμπειρογνώμονες της διαστημικής πολιτικής παρακολουθούν εδώ και χρόνια προσπάθειες για την υιοθέτηση νέων διεθνών κατευθυντήριων γραμμών ή εθνικών νόμων που στοχεύουν στην αποτροπή των διαστημικών εταιρειών ή κακών παραγόντων από το να ενεργούν ανεύθυνα.

Γίνονται κάποιες προσπάθειες σχετικά. Τον Σεπτέμβριο, τα Ηνωμένα Έθνη υιοθέτησαν το Σύμφωνο για το Μέλλον.

Το έγγραφο, που εγκρίθηκε από τα κράτη μέλη, περιλαμβάνει μια πρόθεση για τα κράτη να «συζητήσουν τη δημιουργία νέων πλαισίων για τη διαστημική κυκλοφορία, τα διαστημικά σκουπίδια και τους διαστημικούς πόρους μέσω της Επιτροπής για τις Ειρηνικές Χρήσεις του Εξωτερικού Διαστήματος».

«Ίσως είναι πιο πρακτικό», είπε ο Renno, «τα έθνη να υιοθετήσουν νόμους για τους διαστημικούς φορείς». Και πιστεύει ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες πρέπει να αναλάβουν ηγετικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία.

Το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα Ρέντι συμφώνησε.

«Νομίζω ότι η μεγαλύτερη ανησυχία είναι η έλλειψη ρύθμισης», είπε. «Νομίζω ότι η ύπαρξη ορισμένων κανόνων και κατευθυντήριων γραμμών που προτείνονται από τη βιομηχανία θα βοηθήσει πολύ».

Πηγή: skai.gr