‘Eén schroef volstaat om een satelliet te beschadigen’

Rusland heeft mogelijk een antisatellietwapen getest op de Kosmos-1.408, een afgedankte, twee ton zware satelliet uit de Sovjettijd. Dat zou een puinwolk van meer dan 1500 objecten hebben veroorzaakt, waardoor de bemanning van het Internationaal Ruimtestation ISS zich moest verschuilen in speciale capsules. Vergelijkbare situaties zullen zich steeds vaker voordoen. Ruimtevervuiling - dat overigens niet enkel tot stand komt door dergelijke testen - is een groeiend probleem.

Het Space Debris Office van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA schat dat zich in verschillende banen rond de aarde zo’n 34.000 objecten bevinden die groter zijn dan 10 centimeter. Verder zweven 900.000 objecten rond tussen 10 en 1 centimeter, en liefst 128 miljoen objecten kleiner dan een centimeter.

Vooral de kleinere vormen van ruimtepuin vormen een gevaar. Die zijn moeilijk traceerbaar en verschijnen daardoor te laat – of helemaal niet – op de radar. ‘Soms merken we een stuk puin te laat op omdat het te klein is, ronddraait of te vlak naar ons gericht is om genoeg licht te weerkaatsen’, zegt Frank De Winne. Hij is de enige Belg die ooit aan boord is geweest van het ISS. Tegenwoordig staat hij aan het hoofd van het ISS-programma bij ESA.

De impact van kleine stukken puin valt niet te onderschatten. ‘Bij ruimteobjecten moet je rekening houden met de kinetische energie. Daarbij is massa een factor, maar de relatieve snelheden van objecten zijn belangrijker. Zo kunnen kleine objecten enorme schade berokkenen’, zegt Ward Munters, expert in ruimtepuin en ruimterecht aan de KU Leuven. ‘Bij een zekere snelheid kan een kleine schroef een satelliet beschadigen.’ 

Dat werd afgelopen voorjaar nog maar eens duidelijk. Tijdens een inspectie op 12 mei werd in de Canadarm²-robotarm van het ISS een gaatje van enkele centimeters opgemerkt, veroorzaakt door ruimtepuin. Hoe groot de schade exact is en waar dat stukje puin vandaan kwam, is niet bekend. Maar tal van ruimteorganisaties, zoals het Canadese Space Agency, grepen het voorval aan om te wijzen op de toenemende gevaren van ruimtevervuiling.

Wanneer naderende stukken puin wel opgemerkt worden, treedt een aantal procedures in werking in het ISS. ‘Eerst bepalen we waar het puin zich bevindt ten opzichte van het ruimtestation. Als dat op een veilige afstand van het ISS is, passen we de baan van het station aan’, zegt De Winne.

‘Wanneer het traject van het stuk puin moeilijk voorspelbaar is of wanneer we het stuk te laat opmerken, moet de bemanning schuilen in de Sojoez-ruimtecapsules. In het ergste geval kunnen die dienen als reddingssloepen’, vervolgt De Winne. ‘Ook alle luiken van het ruimtestation worden dan gesloten, zodat enkel de module die geraakt wordt de impact van de botsing ondervindt.’

‘Het ISS is uitgerust met schilden die de essentiële onderdelen, zoals de bewoonde segmenten, beschermen’, vult Munters aan. ‘Daardoor kunnen die onderdelen een impact weerstaan van puin met een diameter tot ongeveer een centimeter.’

Februari 2004. Een oogbout van zo’n 5 cm groot zweeft langzaam de ruimte in, nadat hij tijdens een koppelings-procedure met het ISS is losgekomen van een vrachtschip.  

Tegenwoordig zijn er ook commerciële bedrijven die in groten getale satellieten de ruimte insturen of, zoals SpaceX, zelfs bemande vluchten organiseren. Dat baart de klassieke spelers zorgen. NASA uitte recent openlijk haar bezorgdheid omtrent het commerciële project van AST & Science. Het Amerikaanse bedrijf is van plan om 243 uitzonderlijk grote satellieten in een baan rond de aarde te brengen. Volgens NASA bestaat het risico dat die toestellen botsen met haar eigen satellieten. 

Frank De Winne deelt die bekommernis vanuit ESA. ‘We maken ons niet zozeer zorgen om mogelijke gevolgen voor het ISS, maar eerder voor satellieten. Onze economie en wetenschap zijn bijzonder afhankelijk geworden van de ruimtevaartinfrastructuur. We gebruiken ze voor navigatie, observatie en telecommunicatie, iedereen maakt er gebruik van. Satellieten die deze diensten mogelijk maken, lopen steeds meer gevaar.’ 

Zoals de zaken er nu voorstaan, voorspelt ESA dat botsingen tussen puin en actieve satellieten de voornaamste oorzaak worden van vervuiling, meer nog dan de brandstofmotoren aan boord van ruimtevaartuigen en raketten. De duizenden satellieten die commerciële bedrijven de ruimte inschieten, vergroten het risico op problemen bij NASA, ESA en eender welke dienst die gebruikmaakt van de lage banen rondom de aarde. Dat kan gevolgen hebben voor de wereldeconomie.

Ruimtepuin sloeg een barst in een raam van de Columbia-spaceshuttle tijdens de STS-80-missie in 1996.

In het worstcasescenario kunnen delen van de ruimte zelfs onbruikbaar worden voor satellieten. In de sciencefictionfilm Gravity (2013) wordt een spionagesatelliet neergeschoten. Dat zorgt voor een grote hoeveelheid puin die razendsnel door de ruimte reist. Dat puin veroorzaakt een kettingreactie aan botsingen, onder andere met het ISS, waardoor de hoeveelheid ruimteafval steeds groter wordt.

Het effect staat bekend als het Kesslersyndroom. Die theorie houdt in dat de concentratie van objecten in een baan om de aarde zodanig dens wordt dat botsingen tussen voorwerpen een kettingreactie veroorzaken. Daarbij genereert elke botsing nieuw puin en wordt het risico op meer botsingen steeds groter.

Munters ziet een belangrijk verschil tussen het werkelijke Kesslersyndroom en het scenario van Gravity. ‘Het klassieke Kesslersyndroom is een proces dat eerder in termen van decennia of eeuwen wordt besproken. De snelheid en schaal waarmee dat in de film gebeurt zijn niet helemaal realistisch. Toch kan een enkele botsing of ontploffing daadwerkelijk leiden tot duizenden brokstukken in de ruimte die zich in een tijdspanne van enkele minuten tot uren verspreiden over een hele strook rondom de aarde.’

Munters ziet wel een andere waarschuwing in de film. ‘We gaan er altijd van uit dat het in de ruimte vredevol blijft. Maar veel satellieten hebben een zekere militaire waarde. In oorlogssituaties kunnen ze een mogelijk doelwit vormen. Bewuste ontploffingen kunnen een onvoorstelbare ramp veroorzaken. Dan kom je wel in de buurt van een Gravity-scenario.’

Op dit ogenblik bestaan er amper regels die toekomstige rampscenario’s kunnen voorkomen. ‘Internationale onderhandelingen verlopen zeer stroef’, zegt Munters, die betrokken is bij een pilootproject van de Europese Unie rond ruimteverkeer.

‘Niemand weet overigens wat de term ‘ruimteverkeer’ nu eigenlijk inhoudt, of wat deze of gene instantie nu wel en niet mag doen vanaf zo’n 100 kilometer boven onze hoofden’, vervolgt Munters. ‘En de onderhandelingen over wapengebruik in de ruimte zijn zelfs volledig vastgelopen. Betere internationale coördinatie en duidelijkere afspraken of regelgeving zouden wellicht niet misplaatst zijn.’

Ook De Winne spreekt zich uit over de nood aan internationale samenwerking en regelgeving. ‘Ruimtepuin is een reëel probleem. We moeten gepaste oplossingen formuleren voordat alles escaleert. Op dat vlak zouden we toch moeten leren uit de fouten die we in het verleden hebben gemaakt, zoals met watervervuiling en klimaatverandering. De wetenschap erkent het gevaar, maar wetgeving is aan de politiek.’

In afwachting van beleidsmatige beslissingen richt de wetenschap zich op projecten om puin te ruimen. ‘ESA steunt nu een programma, CleanSpace, dat onderzoekt of we het afval rond onze planeet kunnen opruimen’, aldus De Winne. ‘Het is belangrijk dat een agentschap van een grote mogendheid zoals Europa daar vooruitgang in boekt. Zo plaatsen we het op de internationale agenda, want het is natuurlijk een wereldwijd ­probleem.’ 

Dit artikel is een bewerking van een eerder verschenen factcheck, die tot stand kwam in een samenwerking tussen studenten journalistiek aan de KU Leuven en de Eos-redactie. De tekst is ook verschenen op het platform factcheck.vlaanderen.