Om de aarde cirkelen in verschillende banen ruim 3000 afgedankte satellieten, gebruikte rakettrappen en brokstukken van satellieten. Sommige zijn meer dan een ton zwaar.

„Met name die oude satellieten, vaak nog met stalen tanks met raketbrandstof, zakken momenteel langzaam naar beneden, de dampkring in. Als ze neerstorten, verbranden ze niet volledig, maar er komt een deel op aarde terecht, zoals pas in Kenia. Je wilt er niet aan denken dat zoiets in New York gebeurt. Dan vallen er zeker slachtoffers”, huivert Robin Biesbroek, ruimtevaartingenieur voor de Europese ruimtevaarorganisatie ESA.

Volgens een nieuwe studie neemt het gevaar voor vliegtuigen ook flink toe.

Herzien pakket

Volgens Floris van der Tak, astronoom bij ruimtevaart-instituut SRON en hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen, loopt het echter niet zo’n vaart. „De kans dat er een meteoriet op je huis terechtkomt, is veel groter.”

Nieuwere satellieten zijn minder gevaarlijk dan oudere. Alles wat de afgelopen 25 jaar is gelanceerd, moet voldoen aan een herzien pakket regels: ze moeten binnen 25 jaar terugkeren in de atmosfeer, en daarin vervolgens volledig verbranden, vervolgt Biesbroek. „Gek genoeg zijn de allernieuwste satellieten gevaarlijker. Ze zijn soms gemaakt van titanium en koolstofvezel. Die stoffen verbranden moeilijker in de dampkring, zodat stukken daarvan op aarde terecht kunnen komen.”

De ESA is daarom volop bezig met onderzoek naar materialen die makkelijker opbranden. Daarnaast werkt de ruimtevaartorganisatie aan de samenstelling van de satellieten – dit om ervoor te zorgen dat ze uit elkaar spatten wanneer ze in de dampkring terechtkomen. „Kleinere stukjes verbranden nu eenmaal vollediger dan grote stukken”, verklaart Biesbroek.

Van der Tak wijst erop dat de ESA in 2023 de richtlijn ”Zero Debris” heeft aangenomen. „Daarmee heeft de organisatie zichzelf verplicht om vanaf 2030 geen nieuw ruimteafval te produceren. Daarmee loopt de ESA wereldwijd voorop.”

Robotarm

Daarnaast sponsort de ESA een project van een bedrijf dat ontstaan is als spin-off van de Zwitserse universiteit van Lausanne. Het bedrijf ontwikkelde de ClearSpace1-satelliet, die met robotgrijparmen een afgedankte satelliet van 100 kilogram moet gaan vangen in een baan ergens 660 tot 800 kilometer boven de aarde. Vervolgens moeten beide gekoppelde satellieten gecontroleerd neerstorten in de dampkring. Aanvankelijk zou de missie dit jaar starten, maar die is uitgesteld naar 2027 of 2028.

Nieuws in beeld

De robotarmen van de ClearSpace1-satelliet (links) pakken de Vespa-satelliet stevig vast. beeld ESA

De robotarmen van de ClearSpace1-satelliet grijpen strak om de Vespa-satelliet heen. beeld ESA

Biesbroek: „Nu kun je zeggen: we sturen één satelliet om een andere op te ruimen. Dat lijkt niet zo zinvol. Maar waar het vooral om gaat, is: Dit is nog nooit gedaan. Het is een enorm complexe operatie. We hebben nog nooit een satelliet gekoppeld aan een afgedankte satelliet. Die spint rond, en grijp je maar iets verkeerd, dan duw je de satelliet weg in plaats van dat je hem vastpakt.

Dat wij dit sponsoren, is omdat de ontwikkeling van de eerste ClearSpace1-satelliet voor bedrijven eigenlijk onbetaalbaar is. Wij hopen de techniek te kunnen bewijzen. Daarmee kunnen we dan een eerste stap zetten in het opruimen van satellieten.”

Als de proef slaagt, is het een eerste aanzet voor de Europese industrie om zoiets vaker te gaan doen en daarmee geld te verdienen. Hoe dan? „Satellieten zijn enorm duur om te verzekeren. Stel dat er iets misgaat, dan kunnen de claims oplopen naar gigantische bedragen. Als we in de toekomst een satelliet zouden hebben die tien of twintig brokstukken in één opruimbeurt verwijdert, dan kan dat weleens goedkoper uitpakken dan het verzekeren van een satelliet. Maar dan moet zo’n opruimbeurt niet meer gaan kosten dan 1 miljoen euro.”

130 miljoen brokstukken

Behalve de 3000 grote objecten cirkelen er ook 130 miljoen kleine brokstukken rond de aarde. Daarbij zitten verfschilfers van 1 millimeter groot en restanten van botsingen in de ruimte. „Vooral de botsing tussen de Amerikaanse Iridium- en de Russische Cosmos-satelliet in 2009 heeft voor veel extra brokstukken in de ruimte gezorgd”, weet Biesbroek.

Zo’n botsing kan ook weer zorgen voor nieuwe botsingen; er kan zelfs een catastrofale kettingreactie ontstaan. Hoe dan? Als een satelliet wordt geraakt door een brokstuk, zal deze in duizenden stukjes uiteenspatten. De stukjes gaan alle kanten op, ook naar banen waarin zich satellieten bevinden. De kans is dan bijzonder groot dat ze een andere satelliet raken. Als die uiteenspat door een botsing met een brokstuk, dan ontstaan er opnieuw duizenden stukjes in diezelfde baan. Zo neemt het aantal brokstukken exponentieel toe.

Daarvan hebben vooral de ruimtevaartorganisaties last, constateert Van der Tak. „De kans op botsingen is momenteel het grootst in de lagere omloopbanen, ongeveer 400 kilometer boven de aarde. De laatste vijf jaar is juist daar een enorme toename van commerciële satellieten, van onder andere Starlink. Dat leidt daar tot een grote kans op botsingen tussen werkende satellieten of met ruimtepuin. Wij hoeven overigens niet zo bang te zijn dat er ineens van alles op ons hoofd valt.”

Explosie

Ook het internationale ruimtestation ISS moet dealen met ruimtepuin. Het ISS heeft beschermende modules, als een kogelwerend vest, waar de meeste kleine stukjes niet doorheen komen. „Maar een stukje van 10 centimeter kan catastrofale gevolgen hebben. Dan werken zelfs die beschermende lagen niet meer. Als zo’n stukje met 36.000 kilometer per uur tegen het ISS vliegt, explodeert het.”

Het bemande ruimtestation weet deze brokstukken nu nog te ontwijken, weet Biesbroek. „Vroeger moest het ruimtestation één keer per zes jaar een ontwijkende manoeuvre uitvoeren, nu is dat zes keer per jaar. Het is echt een exponentiële toename.”

Voor satellieten kunnen zelfs minuscule stukjes van 1 centimeter al verwoestend zijn; die hebben geen beschermende platen om zich heen, vervolgt Biesbroek. „Meestal raken ze het grootste oppervlak, de zonnepanelen. Daar slaan ze soms flinke gaten in. Tegenwoordig maken we de zonnepanelen veel groter dan nodig, zodat ze gewoon blijven functioneren, al zitten de gaten erin. Maar de satellieten en de lanceringen worden daardoor wel veel duurder.”

Vervuiler betaalt

De meeste ruimtevaartorganisaties houden zich bezig met het opruimen van grote brokstukken. Initiatieven om de kleinere stukjes te verwijderen, komen nog niet van de grond. Van der Tak: „In VN-verband hebben de ruimtevarende naties afgesproken om hun rommel in de ruimte op te ruimen.”

Deze naties zijn formeel ook aansprakelijk voor bedrijven die vanaf hun grondgebied opereren, maar de handhaving hiervan is vaak een probleem. „Er zou moeten gelden dat de vervuiler betaalt, maar de praktijk is weerbarstig.”

Hoe dat moet gebeuren? Van der Tak wijst erop dat de meeste brokstukjes van metaal zijn. „Ik kan me voorstellen dat ruimtevaartorganisaties iets met magneten in de ruimte gaan doen. Het verzamelde spul kan dan terug naar de aarde worden gebracht of ver weggeslingerd het heelal in.”

Biesbroek: „Op internationaal niveau is besloten dat het het meest effectief is om elk jaar een aantal grote brokstukken weg te halen. Want dan verwijder je in één keer bijvoorbeeld 10 ton. Voor dat kleinere afval zou je een soort ruimtestofzuiger moeten hebben, maar die bestaat niet. We werken momenteel aan lasers waarmee we vanaf de aarde zo'n brokstukje kunnen treffen. Met een zeer intense straal energie geven we zo’n brokje een duwtje, zodat het een satelliet niet raakt. Een probleem is natuurlijk wel dat we alleen brokstukken vanaf zo’n 10 centimeter in doorsnede kunnen volgen. Hoe kleiner, hoe moeilijker te volgen; maar ook daarin boeken we vooruitgang.”