Πώς θα μπορούσαν να είναι οι μελλοντικές εκτοξεύσεις δορυφόρων;

Τόσο μεγάλο μέρος της σύγχρονης τεχνολογίας βασίζεται στις εκτοξεύσεις δορυφόρων και στις συσκευές που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Από το 2022, πάνω από 4.800 ενεργοί δορυφόροι βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας και περισσότεροι εκτοξεύονται ετησίως. Μόνο ο αστερισμός Starlink του SpaceX έχει περισσότερους από 2.500 δορυφόρους σε τροχιά αυτήν τη στιγμή. Ο Έλον Μασκ σχεδιάζει να κυκλοφορήσει έως και 42.000 όταν ολοκληρωθεί.

Ο μόνος τρόπος για να φέρετε έναν δορυφόρο σε τροχιά είναι με μια εκτόξευση πυραύλου, που καίει τόνους καυσίμου για να βοηθήσει τον πύραυλο να ξεφύγει από τη βαρύτητα της Γης. Είναι δυνατή η εκτόξευση δεκάδων δορυφόρων ταυτόχρονα — ειδικά τα μικροσκοπικά CubeSat που έχουν γίνει δημοφιλή τα τελευταία χρόνια. Αυτές οι εκτοξεύσεις εξακολουθούν να καίνε πολλά καύσιμα και να ρίχνουν αέρια θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις; Πώς φαίνεται το μέλλον των εκτοξεύσεων δορυφόρων;

Η άνοδος των επαναχρησιμοποιήσιμων πυραύλων

Από την αρχή του διαστημικού αγώνα, οι εκτοξεύσεις πυραύλων βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε συσκευές μίας χρήσης. Αυτά τα οχήματα εκτόξευσης πολλών εκατομμυρίων δολαρίων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν μία φορά πριν βυθιστούν στον ωκεανό, καούν κατά την επανείσοδο ή με άλλο τρόπο απορρίφθηκαν από τους μηχανικούς της NASA. Ακόμη και κατά τη διάρκεια του προγράμματος Space Shuttle, οι ενισχυτές που μετέφεραν το Shuttle σε τροχιά έπεσαν στον Ατλαντικό Ωκεανό και βυθίστηκαν στον πυθμένα. Το εμβληματικό πορτοκαλί ρεζερβουάρ καυσίμου σχεδιάστηκε για να καίγεται κατά την επανείσοδο μετά την αποσύνδεσή του από το Shuttle.

Η άνοδος της ιδιωτικοποιημένης διαστημικής πτήσης τροφοδότησε μια ώθηση προς τη δημιουργία πλήρως επαναχρησιμοποιήσιμων πυραύλων. Κανείς δεν έχει καταφέρει ακόμη να δημιουργήσει πλήρως επαναχρησιμοποιήσιμο πύραυλο. Οι περισσότερες ιδιωτικές εταιρείες - όπως η SpaceX, η Blue Origin, η Virgin Galactic και άλλες - είναι σε καλό δρόμο. Το SpaceX είναι πιθανώς το πλησιέστερο, αλλά έχει το προβάδισμα σε σχέση με τις άλλες ιδιωτικές διαστημικές εταιρείες. Έχουν επίσης λάβει πολλή χρηματοδότηση από τη NASA και άλλους. Οι επαναχρησιμοποιήσιμοι πύραυλοι είναι ένας τρόπος για να μειωθεί ο αντίκτυπος των πολλαπλών εκτοξεύσεων δορυφόρων. Πρέπει ακόμα να ανησυχείτε για το κόστος των καυσίμων και την επίδραση που θα έχουν αυτές οι εκτοξεύσεις στο περιβάλλον.

Η περιβαλλοντική ανησυχία δεν ήταν τόσο μεγάλο ζήτημα όταν υπήρχαν μόνο λίγες εκκινήσεις ετησίως. Τώρα, εξετάζουμε πολλαπλές κυκλοφορίες κάθε εβδομάδα. Μόνο το SpaceX έχει προγραμματίσει κατά μέσο όρο μία εκτόξευση κάθε εβδομάδα για το 2022, κάτι που δεν υπολογίζει τις εκτοξεύσεις ή τις αποστολές της NASA που έχουν προγραμματιστεί από άλλες διαστημικές υπηρεσίες παγκοσμίως.

SpinLaunch Suborbital Accelerator

Ένα μόνο Falcon 9 μπορεί εύκολα να μεταφέρει 60 δορυφόρους Starlink σε τροχιά κάθε φορά. Εάν ο τελικός αστερισμός πρόκειται να αποτελείται από 42.000 δορυφόρους, αυτό είναι ακόμα 700 εκτοξεύσεις. Εάν μπορούν να διαχειριστούν μία εκτόξευση την εβδομάδα, εξετάζουμε άλλα 13 χρόνια εκτοξεύσεις δορυφόρων. Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να αφαιρέσουμε τους πυραύλους από την εξίσωση εντελώς; Αυτό ελπίζει να επιτύχει ο υποτροχιακός επιταχυντής SpinLaunch. Το γκάζι είναι ψηλότερο από το Άγαλμα της Ελευθερίας. Χρησιμοποιεί έναν περιστρεφόμενο βραχίονα βλήματος σφραγισμένου κενού για να εκτοξεύει αντικείμενα σε τροχιά.

Το SpinLaunch βρίσκεται ακόμα στη δοκιμαστική του φάση, αλλά οι προβλέψεις εκτιμούν ότι θα είναι σε θέση να εκτοξεύσει ωφέλιμα φορτία που ζυγίζουν περίπου 440 λίβρες (200 κιλά) σε τροχιά. Χρησιμοποιεί την ορμή από την εκτόξευση στην ακτή μέχρι να ανοίξει το βλήμα. Στη συνέχεια, ένας εξοπλισμένος ενισχυτής δίνει στους δορυφόρους μια μικρή ώθηση για να τους μετακινήσουν στις τροχιές-στόχους τους. Εάν τα πράγματα συνεχίσουν να πάνε καλά, η εταιρεία εκτιμά ότι θα καταναλώσει τέσσερις φορές λιγότερα καύσιμα και θα κοστίσει έως και 10 φορές λιγότερο από μια παραδοσιακή εκτόξευση πυραύλων για την επίτευξη του ίδιου στόχου.

Εκτοξεύσεις δορυφόρου εναντίον διαστημικών σκουπιδιών

Υπάρχουν περίπου 4.800 ενεργοί δορυφόροι σε τροχιά — αλλά αυτό δεν λαμβάνει υπόψη εκείνους που έχουν σταματήσει να λειτουργούν αλλά εξακολουθούν να κάνουν τον κύκλο του πλανήτη. Υπάρχουν περισσότεροι από 3.000 νεκροί δορυφόροι ακόμα σε τροχιά γύρω από τη Γη και χιλιάδες κομμάτια διαστημικών σκουπιδιών. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι περίπου 34.000 κομμάτια διαστημικών σκουπιδιών σε τροχιά είναι μεγαλύτερα από 10 cm και πιθανώς εκατομμύρια κομμάτια μικρότερα από αυτό.

Αυτά τα διαστημικά σκουπίδια αποτελούνται από κομμάτια σπασμένων δορυφόρων, πεσμένα ή πεταμένα εργαλεία και σκουπίδια από αστροναύτες σε τροχιά, μικρά κομμάτια βράχου και ακόμη και πράγματα τόσο μικρά όσο ροκανίδια από το εξωτερικό ενός διαστημικού σταθμού ή του Shuttle. Το πρόβλημα είναι ότι αυτά τα πράγματα κινούνται γρήγορα. Έχετε βγάλει ποτέ το χέρι σας έξω από το παράθυρο του αυτοκινήτου κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας; Μια σταγόνα νερού με 60 μίλια την ώρα τσιμπάει. Φανταστείτε να χτυπάτε κάτι τέτοιου μεγέθους με πολλές χιλιάδες μίλια την ώρα. Μικροσκοπικά μετεωροειδή ή νιφάδες χρώματος που επιταχύνονται σε αυτές τις ταχύτητες μπορούν να τρυπήσουν το κύτος, να σκίσουν τρύπες στις διαστημικές στολές και να θέσουν σε κίνδυνο τις ζωές των αστροναυτών.

Οι σύγχρονοι δορυφόροι είναι συχνά εξοπλισμένοι με προωθητές για την αποφυγή σημαντικών συγκρούσεων. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός χρειάστηκε πρόσφατα να ολοκληρώσει ελιγμούς αποφυγής για να αποφύγει τη σύγκρουση με μεγάλα κομμάτια διαστημικών σκουπιδιών. Όσο περισσότερους δορυφόρους βάζουμε σε τροχιά, τόσο περισσότερα σκουπίδια θα αφεθούμε να αντιμετωπίσουμε. Αυτά τα σκουπίδια δυσκολεύουν τους αστροναύτες να εξερευνήσουν πέρα ​​από το μικρό μας μπλε μάρμαρο. Είναι δύσκολο να σκεφτούμε την εξερεύνηση του γνωστού σύμπαντος όταν είμαστε τόσο απασχολημένοι με το να γεμίζουμε την τροχιά μας με σπασμένους δορυφόρους.

Η απειλή του συνδρόμου Kessler

Το να μπείτε σε τροχιά δεν είναι το μόνο πρόβλημα όταν αντιμετωπίζετε διαστημικά σκουπίδια. Το σύνδρομο Kessler, που ονομάστηκε από τον επιστήμονα της NASA, Donald Kessler, περιγράφει λεπτομερώς τι μπορεί να συμβεί εάν δεν κάνουμε κάτι για την αυξανόμενη ζώνη συντριμμιών που αρχίζει να περιβάλλει τον πλανήτη. Σε ένα έγγραφο του 1978, σημείωσε ότι η πιθανότητα δορυφορικών συγκρούσεων θα αυξανόταν με κάθε συσκευή που τοποθετείται σε τροχιά. Αυτές οι συγκρούσεις θα γίνονταν πιο συχνές, δημιουργώντας μια ζώνη συντριμμιών γύρω από τον πλανήτη που θα εμπόδιζε τη μελλοντική εξερεύνηση του διαστήματος ή τις εκτοξεύσεις δορυφόρων.

Μόλις φτάσει στην κρίσιμη μάζα, ένα συμβάν του συνδρόμου Kessler θα μπορούσε να δημιουργήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση που καταστρέφει ή καταστρέφει τους περισσότερους δορυφόρους και διαστημικούς σταθμούς σε τροχιά. Αυτό το καταστροφικό γεγονός ήταν η πλοκή της ταινίας "Gravity" του 2013. Η κινηματογραφική έκδοση είναι δραματοποιημένη, αλλά η πιθανότητα για αυτό το είδος αλυσιδωτής αντίδρασης αυξάνεται με κάθε κομμάτι διαστημικών σκουπιδιών που προστίθεται στην τροχιά.

Περιβάλλοντας τη Γη με δορυφόρους

Οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη διαδραματίζουν τεράστιο ρόλο στη διατήρηση του κόσμου μας σε λειτουργία. Τα πάντα, από το GPS που χρησιμοποιείτε για την πλοήγηση μέχρι το τηλεφωνικό σήμα που χρησιμοποιείτε για την επικοινωνία, βασίζονται στο αυξανόμενο δίκτυο δορυφόρων σε τροχιά. Εάν πρόκειται να περικυκλώσουμε τη Γη με αυτές τις συσκευές, θα χρειαστεί να αναπτύξουμε μια καλύτερη μορφή εκτοξεύσεων δορυφόρων και θα πρέπει να κάνουμε κάτι για την ποσότητα των διαστημικών σκουπιδιών που απειλούν να βγάλουν ό,τι υπάρχει ήδη εκεί πάνω.