Foto: ©ESA
“In de ruimte zijn er geen verkeersregels”, stelt Tim Flohrer, hoofd van het Space Debris Office van ESA in het Duitse Darmstadt. Er zijn wel catalogi van actieve objecten en puin ter grootte van enkele centimeters en meer. “Maar, er is op dit moment geen centrale notificatie of coördinatie.” Hoe de communicatie tussen operators plaatsvindt, verschilt sterk. Sommigen maken gebruik van een gemeenschappelijk platform voor informatie-uitwisseling, maar anderen moeten de telefoon pakken of sturen e-mails, zegt Flohrer. “De satellietoperator is zelf verantwoordelijk voor de veiligheid van een missie.”
Het aantal satellieten dat om de aarde cirkelt, groeit met een duizelingwekkende snelheid. In 1990 waren het er 464, in 2022 waren het er 8261 en naar verwachting groeit dat aantal binnen enkele jaren naar 100.000. Daarnaast vliegt er relatief dichtbij de aarde een enorme hoeveelheid ruimtepuin rond. Naar schatting van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA suizen zo’n 330 miljoen objecten van een millimeter en groter met snelheden van tienduizenden kilometers per uur rond de aarde.
Klein object, grote schade
De kleinste objecten kunnen al voor grote schade aan de satellieten zorgen. “Op dit moment voeren we per satelliet ongeveer twee keer per jaar een manoeuvre uit om botsingen te voorkomen”, zegt Flohrer. “We moeten [per satelliet, red] veel vaker zo’n operatie voorbereiden, maar kunnen die dan in later stadium afblazen als er meer informatie beschikbaar komt.”
Ruimtepuin bestaat voor een deel uit brokjes steen en stof afkomstig van meteoren, maar in toenemende mate uit onderdelen van door de mens in de ruimte gebrachte objecten. Van schroefjes en verfschilfers tot complete rakettrappen en satellieten die niet meer reageren op commando’s vanaf de aarde. Vooral nadat een satelliet is geraakt door ruimtepuin kan er een beschadiging optreden, waardoor de communicatie verloren gaat of de satelliet zelfs uit de baan geslingerd wordt. Die vormt dat zelf weer een gevaar voor andere satellieten. Zeker als zo’n exemplaar uiteenspat, is er niet één bekend object, maar zijn er opeens duizenden nieuwe stukjes ongecontroleerd puin.
De mogelijkheden om puin te ontwijken zijn beperkt. Voor elke manoeuvre is een hoeveelheid brandstof nodig. Flohrer: “Hoe vaak een satelliet kan worden verplaatst hangt sterk af van de omvang van de manoeuvre en de hoeveelheid brandstof die in de satelliet beschikbaar is. We hebben tools om tijdens het ontwerpproces in te schatten hoe vaak zo’n manoeuvre nodig is.”
Internet zorgt voor enorme stroomversnelling
Vooral het streven van een aantal bedrijven overal ter wereld breedband-internet te verzorgen zorgt voor een enorme toename in de drukte. Alleen al SpaceX van Elon Musk heeft sinds augustus 2023 meer dan 5000 satellieten voor dat doel in de lage baan om de aarde (low earth orbiting, of LEO).
Het doel is dat aantal uit te breiden naar 42.000. Maar dan is er ook het Europese initiatief van OneWeb/Eutelsat dat inmiddels als 634 satellieten telt, maar het bedrijf werkt hard aan de verwezenlijking van de plannen om dit aantal uit te breiden naar 6372. Daarnaast heeft Amazon onlangs de eerste satellieten gelanceerd van zijn Project Kuiper, met het doel een netwerk op te zetten van 3300 exemplaren. In China zijn plannen voor de bouw van het GuoWang-netwerk van 13.000 satellieten.
Satellieten hebben een beperkte levensduur, onder meer doordat hun brandstof die nodig is voor het ontwijken van ruimtepuin of satellieten van een andere operator, beperkt is. Ze gaan zo’n jaar of vijf mee. Daarna worden ze actief teruggestuurd richting aarde om te verbranden in de dampkring of zwerven nog lange tijd rond en vallen dan langzaam richting aarde.
Er zijn wel plannen om een soort ruimtestofzuigers te lanceren die het rondcirkelend puin opruimen, maar er bestaat nog altijd geen efficiënt werkend systeem daarvoor, constateerde Virendra Kumar Verma, onderzoeker aan Indian Institute of Management (IIM), onlangs in een artikel in Space Mission Planning & Operations. “Het gevaar van puin en een afnemende plek in de banen om de aarde (orbal capacity), maken het steeds lastiger om nieuwe satellieten te lanceren.”
Kortom, er is een grote behoefte aan internationaal beleid en een overkoepelend systeem voor het beheer van satellieten. “ESA werkt in het kader van het Space Safety Programme met de Europese industrie aan de ontwikkeling van geautomatiseerde besluitvorming en de coördinatie van operators”, meldt Flohrer op vragen van AG Connect.
Maar volgens Verma moet er veel meer gebeuren, om te beginnen met het ontwerp van de satellieten. Dat moet veel meer gericht zijn op het voorkomen van het ontstaan van ruimtepuin. Hij ziet het initiatief van SpaceX voor de inzet van herbruikbare raketten voor de lancering van raketten wel als een goede eerste stap. “Maar er moeten meer precieze regels komen en manieren om deze af te dwingen. Daarvoor moeten er internationaal bindende besluiten komen en een monitoringsysteem dat alle gebeurtenissen in de vorming van ruimtepuin kan volgen.” Het creëren van standaarden in de operationele en technische specificaties is daarvoor van essentieel belang, vindt hij.
Internetsatellieten, een vloek en een zegen
Het aanbod van breedband internet met behulp van satellieten biedt veel voordelen. Het is niet gek dat het initiatief voor een belangrijk deel uit de Verenigde Staten komt – met Starlink van SpaceX en Project Kuiper van Amazon. Wie in dit welvarende en technologisch vooruitstrevende land even buiten de grote agglomeraties komt, merkt dat de mobiele verbindingen al snel slechter worden of zelfs helemaal wegvallen. Zelfs in de rijkste staat Californië is in veel dorpen of bij verspreid liggende huizen in rurale gebieden, zelfs geen breedbandverbinding over het vaste net mogelijk. Internet via de satelliet is dan een oplossing.
Concurrentie nodig maar niet gewenst
Maar breedband via de satelliet biedt ook uitkomst bij rampen en oorlogen. Zo is het leger van Oekraïne inmiddels sterk afhankelijk van Starlink en bood Elon Musk recent aan internetverbindingen beschikbaar te stellen aan de bevolking in Gaza, na verwoesting van de infrastructuur door Israël. Of het wenselijk is dat het lot van cruciale informatievoorziening in de handen van één rijke, wispelturige Amerikaan ligt, is een discussie apart. Concurrentie van bijvoorbeeld van Project Kuiper of liever nog het meer Europees georiënteerde OneWeb/Eutelsat kan die afhankelijkheid verminderen.
Maar de toename van het aantal satellieten dat daarvoor nodig is, introduceert nieuwe problemen bijvoorbeeld voor de meteorologische diensten. Ruimtewetenschappers – astronomen – klagen al sinds 2020 dat de grote hoeveelheden satellieten die dicht om de aarde draaien, heldere strepen trekken door de zwakke signalen die zij met hun gevoelige telescopen proberen op te vangen uit de ruimte.
Weersverwachting gestoord
Maar niet alleen de satellieten zelf vormen een probleem. Ook de schotels van de ontvangers op de grond zorgen voor verstoring. Het Nederlandse KNMI trok begin dit jaar al aan de bel dat deze schotels te zien zijn als een heldere stip op de weerkaarten, alsof er veel waterdamp in de lucht zit. De weersatellieten meten de natuurlijke straling van waterdamp. Die straling is bijna hetzelfde als het radiosignaal van een Starlink-schotel. Aanpassen van het radiosignaal kan niet zo makkelijk en locaties met een Starlink-schotel kunnen niet zo maar uitgesloten worden van metingen. Een toename van het aantal ontvangers zorgt dus voor meer onnauwkeurigheid in de weersverwachtingen.
