We zijn in ons dagelijks leven steeds meer afhankelijk van satellieten. Maar door de snelle toename aan objecten rond de aarde wordt het risico op botsingen almaar groter.
Ken je de weg niet? Dan navigeer je met behulp van gps-satellieten zo naar je bestemming. Wil je weten of je overmorgen een barbecue kunt organiseren? Dan bekijk je even de weersverwachting die met satellietbeelden is opgesteld. En wellicht hebben we straks dankzij tienduizenden Starlink-satellieten van het Amerikaanse bedrijf SpaceX overal op de wereld toegang tot internet.
Zo helpen satellieten ons steeds meer in ons dagelijks leven. Maar daar zit een keerzijde aan: het wordt druk rond de aarde. We hebben tot nu toe zo’n 25 duizend objecten in kaart gebracht die in een baan om onze planeet draaien. Daarnaast zijn er vermoedelijk meer dan honderdduizend objecten die we niet goed kunnen volgen. En dan zijn er nog miljoenen kleine brokstukjes van kapotte satellieten en ander gruis, waar we al helemaal geen zicht op hebben.
Kettingreactie van botsend ruimtepuin
Door die groeiende hoeveelheid ruimtepuin wordt het gevaar op botsingen steeds groter. En een flinke botsing tussen satellieten kan de hele maatschappij ontwrichten. Ruimtevaartexperts realiseren zich de laatste jaren dan ook dat we niet zomaar door moeten gaan met het volproppen van de aardse omgeving. “In het verleden hebben we vaker achter de feiten aangelopen. Dat moeten we nu voorkomen”, zegt Marco Langbroek, onderzoeker Space Situational Awareness aan de TU Delft.
Rondom de aarde zweven veel oude satellieten, onderdelen van raketten en oude ruimtestations. Op dit plaatje geeft ieder stipje de locatie aan van een stuk ruimteschroot dat door NASA in het oog wordt gehouden.
Orbital Debris Program Office (Nasa), vrijgegeven in het publieke domeinIn 1957 stuurden de Sovjets met de Spoetnik 1 de eerste satelliet de ruimte in. Al gauw volgden een heleboel andere. In 1978 opperde NASA-wetenschapper Donald J. Kessler als eerste dat hier een gevaar in schuilt. Hij ontwikkelde het scenario dat er op een gegeven moment zoveel restanten van satellieten rond de aarde draaien, dat er onvermijdelijk botsingen zullen plaatsvinden. Door die botsingen vallen de restanten uiteen in een heleboel kleinere brokstukjes, waardoor het risico op nieuwe botsingen alleen maar groter wordt. Zo krijg je een kettingreactie van botsend ruimtepuin – het zogeheten Kesslersyndroom.
“Dat is een heel langdurig proces”, zegt Langbroek. “Je zou kunnen zeggen dat we er nu middenin zitten. Zelfs als we vandaag zouden stoppen met het lanceren van satellieten, zou de hoeveelheid ruimtepuin de komende tijd blijven toenemen. Niet alleen door botsingen, maar ook door bijvoorbeeld explosies van afgedankte onderdelen. Daarnaast hebben de VS, China, India en Rusland de afgelopen jaren tests uitgevoerd met antisatellietwapens. Daarbij werden daadwerkelijk satellieten aan stukken geschoten.”
Door deze ontwikkelingen zweven er steeds meer kleine brokstukjes rond de aarde. Die vormen samen een veel groter gevaar dan enkele flinke onderdelen. “Je hebt geen grote brokstukken nodig om veel schade aan te richten. Als het net een vitaal deel van de elektronica raakt, kan een stukje van een paar millimeter groot een hele satelliet uitschakelen.” Dat komt doordat die kleine brokstukjes een heel hoge snelheid hebben: zo’n 30 duizend kilometer per uur.
De eerste grote botsing
Ondanks Kesslers waarschuwing maakte men zich in de jaren tachtig en negentig weinig zorgen over ruimtepuin. Het werd vooral gezien als een hypothetisch probleem, dat misschien in de verre toekomst een rol zou spelen. En dus ging men fanatiek door met het lanceren van satellieten.
Een stevig incident was nodig om die nonchalante houding te veranderen. Op 10 februari 2009 knalden twee satellieten met meer dan 40 duizend kilometer per uur op elkaar: de Amerikaanse satelliet Iridium 33 en de gedeactiveerde Russische satelliet Kosmos 2251. Beide satellieten vielen uiteen in duizenden stukken en stukjes ruimtepuin, die nog steeds rond de aarde zweven. Nooit eerder waren twee van zulke grote objecten met elkaar in botsing gekomen. “Vanaf dat moment werd het gevaar van ruimtepuin pas echt serieus genomen”, zegt Langbroek.
Een dergelijke ramp heeft sindsdien niet meer plaatsgevonden, al waren er wel enkele close calls. “Het is een beetje wachten op de volgende grote botsing”, aldus de onderzoeker. Daarnaast mag je volgens hem veronderstellen dat satellieten regelmatig worden getroffen door kleine stukjes ruimtepuin. “Het is moeilijk te bewijzen, maar we zien geregeld afwijkingen bij satellieten die zeer waarschijnlijk het gevolg zijn van een botsing.”
Ruimtestofzuigers
Hoe kunnen we zulke botsingen voortaan voorkomen? Allereerst moeten we zo veel mogelijk objecten rond de aarde in de gaten houden. Dan kun je bij een dreigende botsing een satelliet het stuk ruimtepuin laten ontwijken. “Maar niet elke satelliet kan zo’n manoeuvre uitvoeren”, zegt Langbroek. “Bovendien is er een hele categorie kleine brokstukken waar we geen zicht op hebben.”
Een andere mogelijke oplossing is een grondige schoonmaak. Er bestaan allerlei voorstellen voor ruimtestofzuigers en andere futuristische apparaten die het rondzwevende puin zouden kunnen opruimen. “Maar aan dat soort maatregelen zitten allerlei haken en ogen, zowel praktisch als juridisch. Dat is zeker geen quick fix.”
De meest voor de hand liggende strategie lijkt voorkomen dat er nieuw afval bijkomt. SpaceX stuurt bijvoorbeeld zijn Starlink-satellieten eerst in een lage baan rond de aarde. Als ze goed functioneren, gaan ze naar een hogere baan. Als ze niet werken, vallen ze vanzelf vanuit de lagere baan weer terug op aarde en verbranden ze in de atmosfeer. Ook sturen diverse ruimtebedrijven lanceringsonderdelen zoals rakettrappen tegenwoordig terug naar de aarde zodra de satelliet is losgekoppeld.
Minder satellieten
Naast dit soort maatregelen lijkt het verstandig om überhaupt minder satellieten te lanceren. Langbroek: “Bij mega-constellaties zoals die van Starlink denk ik wel: kan dat niet wat minder? Maar daar is internationale regelgeving voor nodig. Daar wordt nu wel nadrukkelijk om gevraagd, maar ik zie het niet snel gebeuren. Daarom ben je voorlopig afhankelijk van nationale overheden.”
In de VS zijn de regels inmiddels wel aangescherpt. Een Amerikaanse satelliet mag na gebruik nog hooguit vijf jaar in de ruimte blijven zweven, waar die termijn eerder 25 jaar was. Ook hebben enkele landen, waaronder de VS en Nederland, zich inmiddels uitgesproken tegen destructieve antisatellietwapentests. “Maar andere landen die zich steeds meer met ruimtevaart bezighouden, zoals China, maken zich minder druk om dat soort regelgeving.”
Geen ver-van-je-bedshow
De gevaren van ruimtepuin vormen een groter probleem dan we denken, stelt Langbroek. Want met het botsingsgevaar groeit ook onze afhankelijkheid van satellieten. “De ruimte is wel ver weg, maar dit is geen ver-van-je-bedshow. Onze maatschappij en economie zijn sterk afhankelijk van ruimtevaart. Botsingen tussen satellieten kunnen ons direct raken.”
Momenteel heerst het botsingsgevaar met name in lage banen rond de aarde, waar bijvoorbeeld weersatellieten zich bevinden. Maar Langbroek vreest voor het moment waarop hogere banen ook niet meer veilig zijn. Want daar zitten de navigatiesatellieten. “Dat is het meest kwetsbare deel”, zegt hij. “Systemen zoals gps helpen niet alleen bij navigeren, maar ook om tijdsignalen heel nauwkeurig op elkaar af te stemmen. Daarom zijn we daarvan afhankelijk voor onder andere onze logistiek, ons bankverkeer, ons elektriciteitsnet. Als die satellieten niet meer werken, worden supermarkten niet meer bevoorraad, gaan onze geldoverschrijvingen mis, gaat het licht niet meer aan.”
Om dit soort doemscenario’s te voorkomen, moeten we nu handelen, stelt Langbroek. “Het kan heel snel gaan, zeker nu steeds meer landen hun eigen navigatiesatellieten lanceren. In het verleden hebben we vaker achter de feiten aangelopen, zoals met het Starlink-project. Dat mag niet nog eens gebeuren.”
