Śmieci kosmiczne na celowniku obserwatorium w Borówcu

Stacja Laserowa Obserwatorium Astrogeodynamicznego Centrum Badań Kosmicznych PAN w Borówcu pod Poznaniem zostanie wyposażona w nowy laser. Za pomocą tej aparatury badacze będą obserwować śmieci kosmiczne.

Zakończył się przetarg na zakup nowego impulsowego nanosekundowego lasera neodymowego typu YAG, który wzmocni możliwości obserwacyjne Stacji Laserowej Obserwatorium Astrogeodynamicznego Centrum Badań Kosmicznych PAN w Borówcu pod Poznaniem – poinformowało w środę w komunikacie CBK PAN. Nowy, potężny laser zostanie zainstalowany jeszcze w tym roku. Jego pierwszym zadaniem będzie badanie trajektorii 300 wytypowanych wcześniej śmieci kosmicznych.

„Dzięki dotacji z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego mogliśmy kupić impulsowy, nanosekundowy laser typu Nd:YAG (czyt. neodymowy typu jag) dużej mocy i osprzęt do niego, a także zintegrowany z nim systemem dalmierza optyczno-laserowego. To ostatnie urządzenie powstaje bezpośrednio w naszej Stacji Laserowej, będącej częścią Obserwatorium Astrogeodynamicznego CBK PAN w Borówcu pod Poznaniem” – wyjaśnił cytowany w komunikacie dr Paweł Lejba, kierownik obserwatorium.

Dodał, że projekt dotyczy systemu detekcji, który pozwala odbierać fotony wysłane przez laser w kierunku obiektów znajdujących się na orbicie ziemskiej. Gdy wiązka dotrze do śledzonego obiektu, odbije się od niego i wróci do dalmierza, co pozwoli na precyzyjne określenie wysokości względem Ziemi i prędkości obserwowanego przedmiotu.

„W tym wypadku śledzonymi obiektami będą przede wszystkim śmieci kosmiczne z rejonu niskiej orbity okołoziemskiej (LEO – Low Earth Orbit). W ramach projektu będziemy obserwować co najmniej 300 obiektów przez okres nie krótszy niż sześć miesięcy” – tłumaczył dr Lejba.

Śmieci kosmiczne stanowią coraz większy problem, z którym próbują walczyć światowe agencje kosmiczne i firmy. Według raportu Europejskiej Agencji Kosmicznej tylko w 2022 r. wyniesiono na orbitę 2409 ładunków, w tym głównie małe satelity. Ich żywotność na niskiej orbicie ziemskiej jest krótka – są projektowane tak, by spalić się w atmosferze po dwóch latach działania. Na tej samej orbicie zidentyfikowano też około 30 tys. kosmicznych odpadków większych niż 10 cm.

Pędzące po orbicie z prędkością nawet 28 tys. km/h kosmiczne śmieci mogą uszkadzać satelity i stanowią zagrożenie m.in. dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Pierwsze w historii zderzenie satelitów – amerykańskiego Iridium 33 z nieczynnym rosyjskim Kosmos 2251 – odnotowano 10 lutego 2009 r. W kolizji obydwa orbitery telekomunikacyjne zostały całkowicie zniszczone, a ich pozostałości – ponad 700 elementów różnej wielkości – krążą wokół Ziemi jako część kosmicznego śmietniska.

Stale rosnąca liczba śmieci kosmicznych może doprowadzić do tzw. syndromu Kesslera. To sytuacja, w której dochodzi do takiego nagromadzenia na niskiej orbicie obiektów kosmicznych, głównie śmieci, że te, zderzając się ze sobą, będą nieustannie i lawinowo generowały kolejne odpadki. Aby temu zapobiec, konieczne było wprowadzenie regulacji nakazujących deorbitowanie nieczynnych satelitów.

Już w 1993 r. powstał Międzyagencyjny Komitet Koordynacyjny ds. Odpadów Kosmicznych (ang. InterAgency Space Debris Coordination Committee, IADC). W 2002 r. organizacja wydała zarządzenie, że każdy nieczynny satelita musi być usunięty z orbity nie później niż 25 lat po zakończeniu jego misji. Nieprzydatne już orbitery mają być spalane w ziemskiej atmosferze albo umieszczane na tzw. orbicie cmentarnej leżącej setki kilometrów powyżej orbity geostacjonarnej.

Aby wspomóc proces oczyszczania orbity, potrzebna jest precyzyjna wiedza na temat ilości śmieci kosmicznych i ich orbit. Właśnie do zdobycia takich informacji będzie służył nowy instrument instalowany w Stacji Laserowej w Borówcu. Powinien zostać oddany do użytku w drugiej połowie 2024 r.

Nowy laser dostarczy do Borówca polska firma Eurotek International sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie. Laser został kupiony dzięki przyznanemu Centrum Badań Kosmicznych PAN wsparciu o wysokości 2,3 mln zł z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Stacja Laserowa należąca do Obserwatorium Astrogeodynamicznego CBK PAN działa od lat 80. XX w. Wykonuje laserowe pomiary odległości do sztucznych satelitów Ziemi i śmieci kosmicznych. Od 1988 r. ośrodek jako stacja BORL wchodzi w skład międzynarodowej sieci International Laser Ranging Service (ILRS) – organizacji skupiającej podobne instytucje z całego świata. W ramach sieci ILRS stacja ma numer 78113802. Jest to jedyna tego typu jednostka w Polsce.

Do Obserwatorium Astrogeodynamicznego należą również Laboratorium Czasu z najbardziej precyzyjnymi zegarami atomowymi w Polsce oraz jedna z trzech stacji wielkiego międzynarodowego radioteleskopu LOFAR.