Ruimteafval: ramp in wording of oplosbaar probleem?
Gepubliceerd: 9-3-2018
Laatste update: 07-05-2021
Er is bijna geen plekje meer te vinden waar de mens geen sporen achterlaat. De aarde is een reusachtige vuilnisbelt; de oceaan is een immense plastic soep. Ook de ruimte is niet meer veilig voor menselijk afval: oude raketonderdelen, afgedankte satellieten en nu zelfs een Tesla. Miljoenen stukjes ruimteafval zwerven met duizelingwekkende snelheid in banen rond de aarde. Is dat erg?
Redacteur: Edda Heinsman
Op zich is er heel veel ruimte in de ruimte, dus een botsing komt niet vaak voor. Maar als het een keer misgaat, gaat het ook goed mis. Leidt een steentje tegen je autoruit tot een eenvoudig barstje, een satelliet kan erdoor ontploffen. En elke botsing maakt de hoeveelheid ruimteschroot alleen maar groter: duizenden fragmenten van zo'n uiteenspattende satelliet, die op hun beurt als dodelijke projectielen door de ruimte vliegen. Een cascade van botsingen, die al onze technologie in de ruimte vernietigt; is dat het scenario van een Hollywoodfilm of echt onze toekomst?
De gevaren van ruimteafval
Een ruimte vol met gevaarlijk ruimteafval, hoe heeft het zo ver kunnen komen?
Het is nog helemaal niet zo lang geleden dat de ruimte compleet schoon was. Zestig jaar geleden was de ruimte leeg, geen spoortje van de mens te bekennen. Pas in 1957 sturen de Russen 's werelds eerste kunstmatige satelliet de ruimte in: de Spoetnik. Deze kunstmaan, een soort metalen skippybal met antennes, cirkelt rond de aarde en zendt piepjes uit die overal ter wereld te horen zijn. De Amerikanen schrikken wakker – ze blijken minder superieur dan tot dan toe gedacht. In Nederland wordt het nieuws met gemengde gevoelens ontvangen.
Kees de Jager (96 jaar), bekend sterrenkundige en ruimtepionier, gelooft het bijna niet als hij in 1957 verneemt dat de Russen die eerste satelliet de ruimte in hebben gekregen. 'Roter Mond fliegt um die Erde', leest hij in een Duitse krant. Met een club amateurastronomen speurt hij de hemel af, op zoek naar tekenen van de Russische satelliet om zo de baan zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Precies drie maanden en 1440 rondjes later is de Spoetnik zo veel afgeremd dat hij terugvalt naar de aarde en daarbij verbrandt in de dampkring.
In het PTT-radiostation te Nederhorst den Berg wordt het geluidssignaal van de kunstmaan van de USSR opgevangen, de allereerste satelliet in de ruimte.
Met de Spoetnik is het hek van de dam. De Russen en Amerikanen lanceren satelliet na satelliet en ook Nederland kan niet achterblijven. In 1974 wordt de satelliet ANS gelanceerd: Astronomische Nederlandse Satelliet. Helaas komt hij niet in de juiste baan terecht. Maar omdat de computer aan boord op afstand te besturen is, levert hij toch veel interessante data.
Hoeveel ruimtepuin is er?
Veel satellieten en oude raketonderdelen die in een baan rond de aarde cirkelen, vallen in de loop van de tijd vanzelf terug richting aarde. Het meeste van dit ruimteafval verbrandt voordat het de aarde bereikt. Vanaf een hoogte van honderd kilometer spreekt men al van ruimte. Toch is daar op die hoogte nog wel een klein beetje lucht, hoe ijl ook. De luchtdeeltjes botsen met het ruimtevaartuig en veroorzaken wrijving. Daardoor remt de satelliet af en komt hij in een lagere baan terecht, waar nog meer weerstand ontstaat. Uiteindelijk wordt de weerstand van de dampkring zo groot dat de satelliet verbrandt.
Dat ruimtepuin tot problemen kan leiden, is geen nieuw inzicht. Al in 1993 sloeg de ruimtevaartwereld alarm.
Lang niet al het materiaal verbrandt in de dampkring. Volgens cijfers van Europese ruimtevaartorganisatie ESA is er sinds 1957 zo'n 7,5 miljoen kilo materiaal de ruimte in geslingerd, in ruim vijfduizend lanceringen.
Er zijn 7500 satellieten in een baan om de aarde geplaatst. Daarvan zijn er op het moment nog 4300 in de ruimte. Slechts een derde (1200 satellieten) functioneert nog.
Ruimtepuin met een minimale grootte van 10 centimeter is te volgen met radars vanaf de grond. In de Amerikaanse ruimteafvalcatalogus staan ongeveer 23 duizend stuks van dit formaat schroot genoteerd.
Volgens modellen lijken er ook nog zo'n 750 duizend stuks te zijn tussen de 1 en 10 centimeter. En echt miljoenen stukjes afval kleiner dan een centimeter.
Een bijzonder voorbeeld van hoe de mens de ruimte heeft vervuild, is het Westford-needles project. In de jaren zestig zochten de Amerikanen een manier om beter te communiceren via de radio. Daarvoor bedachten ze dat het handig was om honderdduizenden kleine naaldjes in een baan om de aarde te brengen. Als een soort spiegeltjes kaatsen die het signaal terug naar aarde. Ruim vijftig jaar later zweven er nog zo'n veertig naaldjes in een baan om de aarde.
Hoe gaat het in de toekomst, komt er steeds meer afval bij?
Er wordt druk gewerkt aan manieren om het ruimteafval op te ruimen. Het Nederlandse bedrijf ISISPACE heeft meegebouwd aan de RemoveDebris-satelliet. Die gaat testen hoe we oude satellieten vast kunnen pakken om ze vervolgens gecontroleerd af te voeren. Ofwel door ze te parkeren in een soort 'kerkhofbaan' - een baan die niet gebruikt wordt en waar hij dus niet in de weg staat - ofwel door de satelliet gecontroleerd de dampkring in te sturen zodat hij verbrandt.
Dat kan op verschillende manieren. Zo proberen ze de satelliet te vangen met een harpoen of met een net, of koppelen ze hem aan een ballon of een zeil waardoor hij een groter oppervlak krijgt en dus meer weerstand. RemoveDebris wordt als alles goed gaat in de loop van 2018 gelanceerd.
Met de RemoveDebris-satelliet testen onderzoekers hoe we oude satellieten gecontroleerd kunnen afvoeren.
Kun je ruimteafval wegschieten met lasers?
Eén van de nieuwste technieken die op dit moment getest wordt, is het gebruik van lasers. Door met de lasers op ruimtepuin te schieten, gebeuren twee dingen: enerzijds wordt het materiaal van het puin een beetje opgeruwd. Daardoor krijgt het – net als schuurpapier – meer weerstand, en zal het dus eerder in de dampkring verbranden. Een tweede – en misschien nog wel belangrijker – effect is dat je het materiaal een duwtje kan geven en zo een beetje bij kunt sturen.
Deze methode is niet zonder risico. Hoe het ruimteafval dat je aanschiet reageert op het duwtje, hangt nogal af van het type schroot, van de vorm en van het materiaal. In het lab van DLR in Duitsland testen ze onder vergelijkbare omstandigheden als in de ruimte, wat er gebeurt als je materiaal met laserstralen bekogelt. In een vacuümkamer ligt een stuk metaal – het afval- op een tafeltje. Het tafeltje wordt met een veer heel snel weggeklapt. Een fractie van een seconde zweeft het metaal in het luchtledige. Precies op dat moment vuurt de laser. Highspeed camera's volgen wat er gebeurt met het stukje metaal.
Voorlopig lijkt de exacte richting waarin je het stuk ruimtepuin duwt nog niet goed te voorspellen. Dus het gaat nog wel even duren voor de techniek in het echt gebruikt kan worden, want je wilt niet per ongeluk door jouw laser te gebruiken het puin de verkeerde kant op sturen.
Er bestaan ook wilde plannen om af te rekenen met het kleinste ruimtepuin door een wolk minuscule stofdeeltjes van wolfraam omhoog te schieten. Het idee is dat het ruimteschroot met het stof botst en daardoor deels verdampt, en bovendien enorm afgeremd wordt. De stofdeeltjes worden niet in een baan rond de aarde geschoten, maar maken een parabool en komen dus netjes terug op aarde. Hoewel dit een serieus idee is, staat ook dit plan nog in de kinderschoenen. Of we ooit een echt schone ruimte krijgen, is de vraag.
De grootste radar van Europa, de TIRA radar van het Duitse Fraunhofer FHR instituut te Wachtberg, speurt de hemel af op zoek naar ruimtepuin. De hele aflevering zien? Kijk op NPO Start.
In het kort
Niet zo lang geleden was de ruimte nog helemaal schoon, maar sinds eind jaren vijftig slingeren we satelliet na satelliet de ruimte in. In totaal gaat het om zo’n 7,5 miljoen kilo materiaal.
Veel satellieten en oude raketonderdelen die in een baan rond de aarde cirkelen, vallen in de loop van de tijd vanzelf terug richting aarde en verbranden in de dampkring. Toch blijven er ook allerlei stukken schroot achter in de ruimte.
Inmiddels zwerven miljoenen stukjes ruimteafval met duizelingwekkende snelheid in banen rond de aarde. Dat kan gevaarlijk zijn voor ruimtevaartuigen. En elke botsing maakt de hoeveelheid ruimteschroot alleen maar groter.
Er wordt druk gewerkt aan manieren om het ruimteafval op te ruimen. Onderzoekers proberen oude satellieten te vangen en gecontroleerd af te voeren. Een andere manier is op het puin te schieten met lasers. Maar of we daarmee ooit weer een schone ruimte krijgen, is nog maar de vraag.
