Wczesnym rankiem wrześniowej niedzieli 2024 roku, na lotnisku na Wyspie Wielkanocnej, położonej ponad 2300 kilometrów od wybrzeża Chile, zebrała się grupa badaczy. Ich celem było zarejestrowanie ostatnich chwil satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) o nazwie Salsa, który miał spłonąć w górnych warstwach atmosfery.

Przygotowani w pełni, badacze mieli do dyspozycji precyzyjne obliczenia trajektorii przygotowane przez kontrolerów lotu ESA. Na pokładzie specjalnie wynajętego odrzutowca zainstalowali 25 kamer oraz spektrometry zamontowane przy oknach, mając nadzieję uchwycić moment rozkładu oraz zarejestrować w czasie rzeczywistym proces spalania satelity. To badanie miało na celu zrozumienie reakcji fizycznych i chemicznych zachodzących podczas spalania satelitów w atmosferze, co jest obszarem wiedzy, który w chwili obecnej pozostaje w dużej mierze tajemnicą.

Rekordowy wzrost liczby satelitów w przestrzeni kosmicznej oraz narastające obawy naukowców

Zaledwie 15 lat temu wokół Ziemi krążyło około tysiąca satelitów. Dziś ta liczba wzrosła do około 10 tysięcy. Prognozy wskazują, że do końca lat 20. XXI wieku liczba ta może wzrosnąć dziesięciokrotnie, głównie z powodu megakonstelacji, takich jak Starlink od SpaceX. Operatorzy, gdy satelity kończą misję, sprowadzają je z orbity, aby spaliły się w atmosferze i tym samym ograniczają ryzyko powstawania śmieci kosmicznych. Jednak to, co wydaje się rozwiązaniem, rodzi pytania o wpływ pyłu i gazów powstających podczas spalania na klimat i środowisko.

„Jeśli liczba obiektów wchodzących w atmosferę będzie rosła, to musi to mieć konsekwencje” – podkreśla Stijn Lemmens, starszy analityk w ESA, który nadzorował misję obserwacyjną spalania satelity Salsa. Uważa on, że cząstki powstałe podczas procesów spalania mogą zawierać substancje szkodliwe dla warstwy ozonowej, co wpływa na temperatury w stratosferze. Niektórzy eksperci wskazują, że pył z satelitów może nawet wpływać na pole magnetyczne Ziemi.

Z występowaniem megakonstelacji związany jest także problem zwiększonej liczby obiektów spalanych w atmosferze. Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics zauważa, że do tej pory rocznie rejestrowano od 50 do 100 spadających obiektów, a obecnie ta liczba wzrosła do około 300 rocznie. W 2019 roku w atmosferze spłonęło 115 satelitów, a do listopada 2024 ich liczba przekroczy 950. W ciągu następnych lat możemy spodziewać się jeszcze większej intensyfikacji tego zjawiska.

Warto zwrócić uwagę, że badania przeprowadzone na Uniwersytecie Southampton sugerują, że do 2033 roku masa spalanego materiału w atmosferze może wynosić nawet 4000 ton rocznie, a powstałe cząstki mogą pozostać w atmosferze przez dekady, a nawet stulecia, ciągle wpływając na jej chemiczne składy.

Obszary, w których spalają się satelity, znajdują się na wysokości 60-80 kilometrów. To miejsce jest trudne do badania – jest zbyt wysoko dla balonów meteorologicznych, a zbyt nisko dla standardowych instrumentów satelitarnych. Dlatego badacze próbują obserwować te procesy z ziemi lub z samolotów, co udało się zrealizować w przypadku spalania Salsy.

„Zachodzą tam złożone reakcje chemiczne. Na przykład spalanie aluminium z satelitów przekształca się w tlenek glinu, który może przyczyniać się do niszczenia ozonu. Szokowa fala wywołana ogromną prędkością obiektu zmusza azot w powietrzu do reakcji z tlenem, tworząc tlenki azotu, również szkodliwe dla warstwy ozonowej” – wyjaśnia McDowell. Te reakcje mogą zaburzać bilans termiczny stratosfery, a co za tym idzie wpływać na cyrkulację mas powietrza i klimat. Niektóre badania sugerują, że cząsteczki uwalniane w wyższych warstwach atmosfery mogą wpływać na częstotliwość burz na powierzchni Ziemi.

Atmosfera Ziemi zawsze stykała się z pyłem kosmicznym, jednak jego skład i tempo spalania różni się w zależności od źródła. Rocznie do atmosfery dostaje się około 18 tysięcy ton meteorytów, które spalają się szybciej, wytwarzając mniej szkodliwych gazów. Obecnie udział emisji pochodzących ze spalania satelitów i rakiet stanowi jedynie 0.1% całkowitej działalności człowieka, ale nikt nie jest w stanie przewidzieć, jak wzrośnie ta wartość w przyszłości. W miarę jak liczba satelitów rośnie, nasze zrozumienie ich wpływu na środowisko staje się coraz bardziej niepewne.

„Musimy jako społeczeństwo zdecydować, czy priorytetem jest zmniejszenie ruchu satelitarnego, czy ograniczenie emisji z tych procesów” – mówi Connor Barker z University College London. Apeluje on o głębsze zrozumienie wpływu satelitów na nasze otoczenie, aby podejmować świadome decyzje na przyszłość.