A következő években folyamatosan épülnek majd ki, illetve bővülnek tovább a különböző kommunikációs célú műhold-konstellációk, és bár ezek az alacsony Föld körüli pályákat (LEO) használják, ahol a felső légkör fékező hatásának a következtében folyamatos pályaemelések nélkül minden űreszköz vagy űrszemét idővel a sűrűbb légkörbe belépve megsemmisül, ez az öntisztuló folyamat a pályamagasságtól függően hosszú éveket, vagy akár évtizedeket is igénybe vehet.

Így amennyiben például egy műholdak összeütközéséből kiinduló kaszkádreakcióban több tucat vagy akár több száz műhold is megsemmisülne, a több tízmillió új űrszemét-darab gyakorlatilag ellehetetlenítené az alacsony Föld körüli pályák biztonságos használatát, az egyetlen helyet, ahol az űridőjárás zord körülményeit a Föld mágneses pajzsa kicsit még élhetőbbé teszi, lévén a Van Allen-öv nagy energiájú ionizáló sugárzása miatt már a közepes magasságú Föld körüli pálya (MEO) is veszélyes az űrbeli tevékenységekre.

Bár az elmúlt években számtalan megoldás született az irányíthatatlanná vált műholdak alacsonyabb pályára való vontatására, lehetővé téve azoknak a légkörben való gyors megsemmisülését, amennyiben a műholdak összeütközése már bekövetkezett, a keletkezett több ezer kisebb-nagyobb űrszemét-darab gyors összeszedésére és a további műhold-katasztrófák megakadályozására jelenleg nincs jó megoldás.

Ez nem is véletlen, ugyanis míg egy sérülésmentes, legfeljebb csak műszaki hiba vagy például a hajtóanyag hiánya miatt sodródó műholdat viszonylag könnyű befogni, különösen, ha az adott műhold felszerelt a japán Astroscale űripari vállalat kifejezetten erre a célra kifejlesztett mágneses dokkoló technológiájával, addig egy körülbelül 27 000 km/h sebességgel haladó és akár mindhárom tengelye mentén is hektikusan forgó néhány centiméteres űrszemét-darabot már korántsem.

Nyílván, amennyiben a NASA, az ESA és többek közt a JAXA korlátlan pénzügyi forrásokkal rendelkezne, akkor az űrügynökségek megtehetnék, hogy akár több tucat, robotkarokkal és többek közt fémhálókkal felszerelt befogó műholdat állítsanak pályára kifejezetten az ilyen katasztrófahelyzetekre való felkészülések érdekében, ez azonban az űrügynökségek szűkös költségvetéseiből fakadóan soha nem lesz valós lehetőség.

Anyagi szempontból az egyetlen reális megoldás, ha az általuk előidézhető űrszemétnek a kezelését maguk a SpaceX-hez és a OneWeb-hez hasonló civil űripari vállalatok végzik, részévé téve azt a műhold-konstellációkra kiadott engedélyek feltételeinek. Ez esetben új távlatok nyílhatnának, például minden egyes alacsony Föld körüli pályára a jövőben fellövésre kerülő kommunikációs műhold felkészíthető lenne űrszemét-darabok esetleges összeszedésére is.

Jelenleg ezek a műholdak giroszkópokat használnak az irányba álláshoz, és xenont vagy esetleg kriptont az ionhajtóműveikben a pályamódosításaikhoz, azonban a francia ThrustMe űripari vállalat 2021-ben sikeres kísérletet hajtott végre a jód hajtóanyagként való felhasználására. Ennek jelentősége, hogy a nemesgázokkal ellentétben a jód szilárd halmazállapotban tárolható a műholdon, csak közvetlenül az ionhajtómű beindítása előtt felfűtve azt a gáz halmazállapotáig.

Egy másik jelentős kutatás-fejlesztési törekvés a Mitsubishi Elektronikai Kutató Laboratóriumhoz (MERL) kötődik, a műholdantennák 3D nyomtatással való űrbeli legyárthatósága, ami egy speciális fényérzékeny gyanta alapanyag felhasználásával lehetővé teszi, hogy jelentősen spórolva a fellövéseik költségein a műholdak csak a Föld körüli pályán hozzák létre a kommunikációs rendszerük egyik kulcselemét, a tányér alakú antennájukat.

A két kutatás-fejlesztési programnak, a szilárd halmazállapotban tárolható ionhajtómű hajtóanyagnak, illetve a nagyméretű szerkezetek űrbeli 3D nyomtatásának az összekapcsolásával elindítható lenne egy olyan az űrszemét kezelésére irányuló kutatás-fejlesztési program, aminek célja egy kettős alkalmazhatóságú anyag kifejlesztése lenne, ami az űrben mind ionhajtómű hajtóanyagként, mind struktúrák építésére 3D nyomtató alapanyagként használható lenne.

Ennek sikeressége esetén a jövőben az alacsony Föld körüli pályán keringő kommunikációs műholdak mindegyike, még ha csak korlátozottan is, de rendelkezhetne űrszemét befogására való képességgel, lévén vészhelyzetben az üzemanyag-tartalékuk kárára rácsszerkezetű vagy akár teljesen zárt struktúrákat tudnának létrehozni, amikkel a kiválasztott űrszemét darabokat elfoghatnák, és amikkel ezeket szükség esetén akár alacsonyabb Föld körüli pályára is vontathatnák.

Ezek a struktúrák a 3D nyomtatással létrehozható parabola antennáktól eltérően nem egyetlen darabból épülnének fel, hanem mint a virág szirmai, összecsukhatók lennének, így a befogáshoz használt struktúra az űrszemét-darabbal való kontaktus előtt már körülölelné azt, megakadályozva, hogy a struktúrával való ütközése következtében – bármennyire is minimális annak ereje az objektumok összehangolt sebességének köszönhetően – az űrszemét kiszámíthatatlan pályán elszakadjon a befogó műholdtól, vagy hogy az űrszemét az ütközés következtében több darabra esve egy új törmelékfelhőt hozzon létre.

Mivel a Starlink-be és a hozzá hasonló alacsony Föld körüli pályán lévő műhold-konstellációkba a jövőben összesen akár több tízezer kommunikációs műhold is tartozhat, így amennyiben a legtöbb ilyen műhold kötelezően rendelkezne űrszemét befogási képességgel is, akkor bármilyen jelentős törmelékhalmazzal járó műholdkatasztrófa esetén lenne lehetőség a reagálásra.

Értelemszerűen egy kettős felhasználású, 3D nyomtatásra is alkalmas ionhajtómű hajtóanyag sokkal rosszabb hatékonyságú lehet csak, mint a jelenleg elterjedt xenon, ráadásul az űrszemét-problémák kezelésére is felkészített műholdaknak a jelenlegihez képest többszörös hajtóanyag-mennyiséggel kell rendelkezniük, hogy egy esetleges vészhelyzetben a befogáshoz használható struktúrák létrehozására is rendelkezzenek elegendő hajtóanyaggal, a 3D nyomtatófej és más speciális kiegészítő eszközök plusz súlyáról nem is beszélve, ezáltal a műhold-konstellációk kiépítési költségei a jövőben nagyon jelentősen megdrágulhatnak.

Ugyanakkor nem valószínű, hogy miközben már ma is több tízmillió űrszemét-darab van a Föld körül, és a Nemzetközi Űrállomásnak is szinte szlalomoznia kell a pályáján a rendszeres ütközésveszélyek miatt, majd több tízezer, kifejezetten az olcsó tömeggyárthatóságra kifejlesztett műholddal kibővülve a Kessler-szindróma kockázata elhanyagolható lenne, aminek a bekövetkezte egyébként automatikusan csődbe juttatná a SpaceX-hez hasonló űripari vállalatokat, így a katasztrófahelyzetekre való felkészülés a civil űripari vállalatok érdeke is.

(Képek: Adobe Stock)