Vooraf
Na elke 1000ste passant op mijn site schrijf ik een artikel dat lichtelijk afwijkt van de normale trend. Inmiddels zijn er ruim 52.000 passanten langs gekomen die op mijn neus op de home page getikt hebben. Ik heb interesse voor ruimtevaartzake, en daarom deze keer een verhaal over ruimteschroot. Een ‘tragedy of the commons-probleem’ dat meer aandacht verdient dan die het nu krijgt.
Ik werd getriggerd door een artikel in de Scientific American van februari 2025 (ik loop een beetje achter) van een van de belangrijkste deskundigen, Moriba Yah, hoogleraar aan de Universiteit van Texas, Austin. Zie utexas_jah en voor een wat meer human interest-verhaal zie de National Geographic, waarvan hij ‘Ecplorer’ is ( nationalgeographic.com_moriba-jah-explorer-story ).
Moriba K. Jah
De man heeft een uitgebreide researchinteresse, studeert doodgemoedereerd oosterse filosofie naast hoog niveau-natuurwetenschap, heeft enerzijds spirituele ervaringen en heeft anderzijds kernkoppen bewaakt. Hij werkt enerzijds met inheemse kennis en is anderzijds wetenschappelijk adviseur van de luchtmacht. Hij past moeiteloos in het militair-industriële complex en even moeiteloos niet, zo lijkt het. Kortom, het is een bijzondere man.
In dit artikel spreekt de ‘Space Law and Policy’.
(Iets buiten de orde van dit artikel, maar wel interessant, over Starlink, Musk en de Ukraine, zie dit New York Times artikel https://www.nytimes.com/interactive/2023/07/28/business/starlink.html .
Ruimteschroot
Medio november 2024 draaiden er ca 10.500 werkende satellieten om de aarde, zegt Jah (daarvan bijna tweederde Starlinks van Musk). En er komen er elke week zo’n zestig bij, meest van SpaceX, Amazon en Eutelsat-Oneweb.
Maar ook satellieten hebben niet het eeuwige leven en worden dan onbruikbaar schroot. Dat kan groot schoot zijn als ze als zombie doordraaien, maar ook een heleboel klein schroot als ze op elkaar klappen – satellieten gaan hard (bijvoorbeeld in een cirkelbaan op 500km hoogte bijna 8km/sec, een kanonskogel is er niets bij).
Wikipedia heeft een heel uitgebreid ( https://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris , Engelstalig) artikel over ‘space debris’ en beweert (op gezag van de VN) dat er dd januari 2019 grofweg 34000 broekstukken >10 cm door de ruimte vlogen; ca 900.000 tussen de 1 en de 10 cm doorsnee; en 128 miljoen onder de 1 cm. Voor wat het waard is.
De catalogus in kwestie houdt alleen brokken > 10 cm bij.
Yah heeft een webpagina ontworpen ‘Wayfinder’ waarmee men kan zoeken naar objecten of categorieën. Die is interactief en te vinden op https://wayfinder.privateer.com/ . Dit overzicht is van 6 mei 2024.
A. Lawrence e.a., https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=117978989
Met hun wapentest in 2007 wilde China zichzelf (en de wereld) bewijzen dat ze een werkend anti-satellietwapen hadden. Inderdaad, resultaat was dat uit twee grote brokken 3000 kleine brokken ontstonden. Briljant.
De botsing tussen de werkende Iridiumsatelliet en de kapotte Russische Kosmos-satelliet was niet de bedoeling, maar creëerde evengoed zo’n 2000 nieuwe deeltjes ruimteschroot.
Vanwege de hoge snelheden is ruimteschroot best wel gevaarlijk. In een radiator van Space Shuttle Endeavor , ( https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7866395 ) ontstond een gat van 5,5mm intree en 11 mm uittree.
Voor grote aankomende brokken kan een satelliet soms nog wel uitwijken. Voor de honderdduizeden kleine deeltjes is dat geen doen.
Op de grond
Vroeg of laat (dat hangt van de hoogte af) remt het kleine beetje wrijving uitgewerkte satellieten af, waardoor ze naar binnen spiralen. Meestal verbranden ze volledig (wat luchtvervuiling geeft), maar af en toe ook niet. Dan raakt het restant van het brokstuk met grote snelheid het aardoppervlak. Volgens de NASA gebeurt dat gemiddeld ergens op aard elke dag wel eens Statistisch gebeurt dat meestal in zee of boven onbewoond gebied, maar statistisch kan het brolstuk ook in bewoon gebied neerkomen.
Begin maart 2024 dankte het ISS (International Space Station) een pallet van 2,9 ton af, waarvan verwacht werd dat er ongeveer ene halve ton aan fragmenten de grond zou bombarderen. Een van die fragmenten ging door het dak en door twee verdiepingen van een huis in Florida. ( theguardian.com/2024/apr/02/space-trash-florida-home )
Tragedy of the commons
Die klassieke kreet zegt dat wat eigenlijk van iedereen is (de ‘commons’), zonder nadere regelgeving van de brutaalsten is. De ruimte is van iedereen, maar, hoe ongelooflijk het ook klinkt, het is een eindige hulpbron die zonder adequate regelgeving in praktijk van SpaceX en Amazon en Eutelsat en regeringen van grote landen is – die er vervolgens zo’n zooi va maken dat delen van de ruimte (met name de Low Earth Orbit-ruimte) door het gebruik onbruikbaar worden.
Valt er iets aan te doen?
Vooralsnog schrijft men vooral hooggestemd papier vol met niet-bindende intentieverklaringen, bijvoorbeeld de ‘US Orbital Debris Mitigation Standard Practices, 2019 Update’ of het ( Zero_Debris_Charter ) van de Europese ESA . Wat er aan voorschriften is, is versnipperd en verouderd.
Dit soort teksten zouden zich dan tot (betere) voorschriften moeten ontwikkelen die machtige staten en grote tech-ondernemingen zouden moeten binden – iets waar op dit moment de tijd niet naar is. Tenzij deze entiteiten inzien dat het in hun eigen belang is, omdat ze gaan stikken in hun eigen afval of omdat circulariteit goedkoper is.
Het ideaalbeeld is, net als bij aardse apparatuur, dat men nieuwe satellieten ontwerpt op circulariteit. Dat overlapt met preventie. Yah noemt in zijn Scientific American-artikel (1) het gebruiken van materialen die weinig vervuilend en verspillend zijn; (2) kapotte satellieten in de ruimte repareren en onderhouden, zodat ze langer meegaan; (3) het materiaal van kapotte satellieten in situ recyclen; (4) ruimteschroot terughalen naar de aarde en opnieuw gebruiken.
Preventief en curatief lopen bij dit thema vloeiend in elkaar over.
Een en ander vraagt nogal wat, nog niet gerealiseerde, technische vernieuwing.
Yah noemt bijvoorbeeld de herbruikbare boosters van de Falcon 9 – raket van SpaceX (maakt lanceringen bovendien goedkoper); en de Mission Extension Vehicle (MEV) van Northrop Grummans Space Logistics die al twee Intelsat-satellieten in een andere baan gemanoeuvreerd heeft die daar zelf de brandstof niet meer voor hadden. Konden ze nog een tijd mee.
Het servicevehikel van Northrop Grummen SpaceLogistics ( NG space-logistics-services )
De ESA is in zee gegaan met de Zwitserse start-up ClearSpace, die een soort James Bond-achtige constructie ontwikkelt die, als ClearSpace-1, een uitgebrande trap van een VEGA-lancering uit 2013 moet gaan ophappen ( ESA_commissions_world_s_first_space_debris_removal ) en, voor geïnteresseerden catch-it-if-you-can-how-to-help-catching-a-satellite . De uitgebrande trap zit in een lage baan.
De bedoeling is dat de happer en zijn prooi naar beneden spiralen en samen in de atmosfeer verbranden.
Bij de ESA begint het overigens een beetje op structureel beleid te lijken.
ClearSpace-1 met zijn prooi in zijn armen, gezamenlijk op weg naar een vurige dood
Tenslotte nog informatie over hoe de NASA bezig is.
Die heeft er een speciale afdeling voor, de ( NASA ORBITAL DEBRIS PROGRAM OFFICE ) .
Er ligt een studie, dd mei 2024, Cost and Benefit Analysis of Mitigating, Tracking, and Remediating Orbital Debris van een aanpalende NASA-afdeling.
Die begint met zich in te dekken dat de studie puur informatief is, alleen de mening van de auteurs weergeeft en op geen enkele manier iets of iemand bindt. Hij is overigens inderdaad informatief.
Men zit hier inmiddels geheel op het curatieve uiterste van de glijdende schaal. Het overzicht bevat maatregelen die je kunt nemen als het schroot al in de ruimte rondvliegt.
Het is wat in Nederland een MKBA heet (Maatschappelijke Kosten-Baten Analyse). Alle alteratieven worden in geld vertaald, zodat ze onderling vergeleken kunnen worden. Uitleg:
- Alle maatregelen hebben een positief effect, gedefinieerd als door de maatregel vermeden schade.
- Op de dikke verticale lijn levert elke uitgegeven dollar een bespaarde dollar op.
Op de dunnere verticale lijn rechts van de dikke (die waar ‘10’ onder staat) leidt een geïnvesteerde dollar tot 10 dollar minder schade.
Op de dunnere verticale lijn waar 1/10 onder staat, levert een geïnvesteerde dollar tot 0,10 dollar minder schade. - Let wel: het is een logaritmische schaal, kosten en baten zijn gebaseerd op USA-omstandigheden en bedragen worden opgeteld over 30 jaar
- Aan de schattingen is een grote onzekerheid verbonden, vandaar steeds forse ranges.
- Rechts van de 1-lijn is een maatregel financieel rendabel. Dat wil niet zeggen dat maatregelen links van de 1-lijn daarom automatisch vervallen. Een MKBA spreekt geen waardeoordeel uit over maatregelen ( ‘Gij zult ….’), maar vergelijkt maatregelen onderling op basis van vooraf afgesproken criteria.
- Bijvoorbeeld: het nauwkeuriger tracken van grote brokken (>10 cm), en het nudgen ervan met een laser, is altijd financieel rendabel (‘nudgen’ betekent dat je een aanstormend brokstuk met een laser duwtjes geeft, zodat het niet tegen, maar langs jouw ruimteobject vliegt)
- Het heeft altijd zin om niet meer werkende satellieten, die een nog werkende raketmotor hebben, snel uit hun baan te halen
De moraal
Om met Yah, in zijn Scientific American-artikel af te sluiten:
‘De opbouw van een circulaire ruimte-economie is niet zomaar een optie, maar is noodzakelijk voor een duurzame toekomst van het gebruik van de ruimte’ en
‘Beleidsmakers, industriële leiders, wetenschappers en de wereldgemeenschap moeten een duurzame benadering van onze activiteiten in banen om de aarde koesteren, om het potentieel ervan voor de komende generaties veilig te stellen’.