En banegård af satellitter omkring Jorden skaber problemer
Den del af rummet, som er tættest på Jorden, har meget stor økonomisk værdi for både civile og militæret, og med tiden er vi blevet meget afhængige af vores satellitter. Men kan naturen og vores egen dumhed føre til, at vi må leve uden?

 

Næsten alt, vi sender ud i rummet, ender i bane om Jorden. Derfor er rummet omkring Jorden blevet fyldt op med satellitter, og det skaber problemer.

Frem for alt vil det moderne samfund bryde sammen, hvis satellitterne pludselig holdt op med at fungere. Vores afhængighed af satellitter er langt større, end de fleste forestiller sig, og på den baggrund er det vigtigt at vide, hvilke farer der lurer på satellitterne ude i rummet.

Tusinder af satellitter er i bane om Jorden, og heldigvis er det usandsynligt, at de alle skulle sætte ud samtidig. Men det er alligevel en risiko, man er nødt til at tage alvorligt. Der er nemlig ikke færre end tre måder, det kunne ske på, nemlig som konsekvens af:

  • Sammenstød med rumskrot.
  • Krig i rummet
.
  • Solstorme.

Solstorme kan vi ikke gøre meget ved. Problemerne med rumskrot kan løses ved en international indsats. Tilsvarende er det vores eget ansvar at undgå krig i rummet.

Rummet omkring Jorden er en del af den politiske og strategiske virkelighed

Vores afhængighed af satellitter gør det vigtigt at forstå de vanskeligheder, der er forbundet med at opbygge og vedligeholde satellitsystemer i rummet.

Udfordringen er, at selv om der i teorien er et ubegrænset antal baner, satellitterne kan bevæge sig i, så er kun et meget begrænset antal baner anvendelige i praksis. Faktisk nærmer vi os et behov for en vis grad af trafikregulering. Her beskriver vi de vigtigste baner, og hvordan de bruges af de forskellige typer satellitter.

Problemet er at sikre, at de mange systemer af satellitter vil fungere. Det er en vigtig opgave, fordi en verden uden satellitter bestemt ikke er ønskværdig.

Derfor er rummet omkring Jorden blevet en del af rummagternes politiske og strategiske virkelighed.

Baner omkring Jorden

Næsten alle verdens satellitter kredser om Jorden i højder mellem 300 og 36.000 kilometer. I det område vil det meste af rumfarten foregå også i de kommende mange år.

Den nedre grænse for satellitternes højde sættes af luftmodstanden. Kommer en satellit meget tættere på Jorden end godt 300 kilometer, kan den kun kredse om Jorden i få uger eller få dage, før luftmodstanden har bremset den så meget op, at den kommer ind i den tætte atmosfære og brænder op.

Den øvre grænse er fastlagt af tyngdeloven. Omløbstiden for en satellit afhænger af dens afstand fra Jorden, og i en højde på 36.000 kilometer har en satellit en omløbstid på et døgn. Det betyder, at hvis banen ligger over ækvator, vil satellitten altid befinde sig over det samme punkt på Jorden.

Banen 36.000 kilometer over ækvator kaldes derfor den geostationære bane. Her befinder næsten alle verdens tv- og kommunikationssatellitter sig sammen med en lang række vejrsatellitter og militære satellitter.

Atomare partikler fra Solen er indfanget af Jordens magnetfelt

Den geostationære bane er en hovedvej i rummet, og banen kan i praksis siges at danne grænsen til solsystemet. Kun meget få satellitter flyver højere end den geostationære bane, det drejer sig om enkelte videnskabelige satellitter og rumsonder på vej til Månen eller solsystemets planeter.

Der er naturligvis et ubegrænset antal mulige baner omkring Jorden, nogle er cirkler, andre er ellipser. Men det er langtfra alle de mulige baner, der bliver anvendt, og en af årsagerne er Jordens strålingsbælter, de såkaldte van Allen-bælter.

De består af atomare partikler fra Solen, som er indfanget af Jordens magnetfelt, og de kan udgøre en risiko både for astronauter og for elektronikken på satellitterne.

Elektronikken tåler ikke anomali særlig godt

Det indre bælte har den stærkeste stråling, og det befinder sig 1.000-6.000 kilometer over Jorden. Her er strålingen så kraftig, at man helst undgår området. På et enkelt sted over Sydatlanten, den såkaldte Sydatlantiske Anomali, når det indre bælte ned til en højde på bare et par hundrede kilometer over Jorden.

Fakta


Bogens forfattere, Helle og Henrik Stub, er begge cand. scient. i astronomi, fysik og matematik fra Københavns Universitet. De modtog Tycho Brahe-medaljen i 2008 og European Science Writers Award i 2014 for deres fremragende formidling. De skriver nu om astronomi og rumfart på Videnskab.dk. Du kan læse Videnskab.dk's omtale af bogen her. Artiklerne udgives løbende og kan følges via serien 'Ud i rummet'. Bogen kan købes hos forlaget med rabat.

Rumstationen ISS flyver med mellemrum gennem anomalien. Passagen tager kun få minutter, men alligevel har det været nødvendigt at udstyre ISS med ekstra strålingsbeskyttelse. Astronauter har endda berettet, at de kan se små lysglimt, der skyldes strålingens påvirkning af øjet.

Heller ikke elektronikken tåler anomalien særlig godt. Man har således oplevet, at bærbare computere på ISS er gået ned under passagen gennem anomalien. Belært af erfaringerne undgår selv Hubble-rumteleskopet at tage billeder, mens den passerer gennem anomalien.

Det ydre bælte befinder sig mellem 13.000 og 60.000 kilometer over Jorden. Her er strålingen med atomare partikler fra Solen ikke så energirig. Til gengæld er satellitterne langt fra Jorden, hvor magnetfeltet er svagere og derfor ikke beskytter så godt mod den kosmiske stråling.

Trafikken omkring Jorden er ikke fordelt jævnligt

De fleste satellitter findes i fire banetyper, hvilket betyder, at trafikken omkring Jorden ikke er jævnt fordelt.

De fire typer af baner er:


  • Lave baner 300-800 kilometer over Jorden
.
  • Solsynkrone baner 800-1.000 kilometer over Jorden
.
  • Mellemhøje baner omkring 20.000 kilometer over Jorden.
  • Den geostationære bane 36.000 kilometer over ækvator.

Banerne beskrives både med deres højde over Jorden og den såkaldte banehældning. Banehældningen angiver den vinkel, banen danner med ækvator. For den geostationære bane over ækvator er banehældningen 0º, mens banehældningen er 90º for en bane, der fører satellitten hen over Jordens poler.

ISS kommer aldrig til at være direkte over Danmark

For langt de fleste satellitter er banehældningen mellem 0 og 90 grader. Det betyder, at de opsendes i østlig retning for at drage fordel af Jordens rotation.

Således har rumstationen ISS en banehældning på 51,6º, hvilket fører den hen over alle områder på Jorden, der befinder sig mellem 51,6º sydlig og 51,6º nordlig bredde. Det betyder, at ISS aldrig kommer direkte over Danmark. Det nordligste, den kommer, er lidt nord for Frankfurt. Men fra rumstationens højde på lidt under 400 kilometer kan man let se fra Sydtyskland til Danmark.

Den solsynkrone bane udmærker sig ved banehældninger på omkring 98º. Her skal satellitterne opsendes mod vest, mod Jordens rotationsretning, hvilket koster ekstra brændstof.

Til gengæld opnår man, at baneplanet i årets løb drejer sig på en sådan måde, at vinklen mellem banen og retningen til Solen altid er den samme. Det betyder, at en satellit i en solsynkron bane flyver hen over samme sted på Jorden til samme lokaltid hver gang.

Eksempelvis kan en solsynkron satellit passere hen over Danmark hver dag klokken 16. Det giver meget ensartede belysningsforhold, hvilket gør det muligt for satellitten at løse særlige opgaver, såsom at afsløre små ændringer i vegetationen.

Det kræver betydelige mængder brændstof at forhindre ændringen af banen

Om den geostationære bane gælder det interessante faktum, at
den i virkeligheden ikke findes. Den ville findes, hvis Jorden havde været en perfekt kugle, og der ikke havde været andre kloder til at forstyrre en satellit i denne bane.

Jorden er imidlertid ikke helt rund, men fladtrykt, og en satellit i den geostationære bane er også påvirket af tyngdekraften fra både Solen og Månen, som vil få banehældningen til at variere mellem 0º og 15º over en periode på 26 år.

Det kræver betydelige mængder af styrebrændstof at forhindre denne ændring af banen, så satellitten hele tiden holder sig over ækvator. Dertil kommer, at jordoverfladen ved ækvator ikke er helt plan. Det betyder, at tyngdekraften varierer langs banen, og resultatet bliver, at satellitterne har en tendens til at samle sig over to stabile punkter over 75º vest og 105º øst.

Det koster også kostbart styrebrændstof at undgå øst-vest-driften langs den geostationære bane. Men den geostationære banes enestående egenskab, at en satellit her altid hænger over samme punkt på Jorden, betyder, at det ekstra brændstofforbrug accepteres.

Muligheden for robottankere overvejes

Levetiden af en satellit i den geostationære bane er i dag mest begrænset af, hvor meget styrebrændstof, den kan medføre.

Rummet omkring Jorden er fyldt af satellitter, men de befinder sig i forholdsvis få baner. De vigtigste er den geostationære bane 36.000 kilometer over ækvator og den solsynkrone bane godt 800-1000 kilometer over Jorden. Den solsynkrone bane går hen over de polare egne og dækker derfor stort set hele Jordens overflade, hvilket gør den velegnet for satellitter, der skal observere Jorden. GPS-banerne 20.000 kilometer oppe er stort set forbeholdt navigationssatellitter. Mange satellitter kredser i lave baner få hundrede kilometer over Jorden. Her er kun vist banen for ISS. Mange satellitter følger ikke disse ‘standardbaner’.

Bundlinjen er, at en satellit i den geostationære bane hvert år skal justere banen, svarende til en hastighedsændring på næsten 200 km i timen. I dag bygges satellitterne, så de kan medføre brændstof nok til mindst 10-15 års forbrug – og det er klogt, da der er langt til den nærmeste tankstation.

Alligevel overvejes muligheden af at bygge robottankere, der kan optanke disse ofte meget kostbare satellitter.

 

Satellitterne og deres baner

Hver af de fire typer baner benyttes af bestemte typer satellitter. Hvordan de fire ’hovedveje’ i rummet anvendes, giver vi et overblik over her. Med det forbehold, at satellitter ikke altid følger de forventede baner, og at andre end hovedfærdselsårerne også kan få besøg.

De lave baner bruges især til bemandet rumflyvning, spionsatellitter og videnskabelige satellitter som Hubble-rumteleskopet. Fordelen er, at de lave baner befinder sig under Jordens strålingsbælter, og at Jordens magnetfelt her giver en delvis beskyttelse mod partikelstrålingen fra rummet.

Ulempen er, at de er så tæt på Jorden, at der endnu er en lille smule luftmodstand, som bremser satellitten. Hvis man skal undgå, at satellitten falder ned, skal banen hæves med mellemrum, og det kræver brændstof.

 

Det er muligt at opsende til ISS fra alle de store rumhavne

Rumstationen ISS kredser i en lav bane godt 400 kilometer over Jorden med en banehældning på 51,6º. Netop den bane er valgt af flere grunde:


 

  • Banen er i sikker afstand under strålingsbælterne. Blot er det umuligt at undgå passager gennem den Sydatlantiske Anomali, men de er korte og derfor overkommelige.
     
  • Banen er så lav, at en opsendelse til rumstationen hverken kræver meget store raketter eller meget brændstof. Det betyder, at raketter til at opsende forsyninger kan medføre en forholdsvis tung last. 

     
  • Det er muligt at opsende til ISS fra alle de store rumhavne. At banehældningen blev så høj som 51,6º skyldes, at den russiske rumhavn Bajkonur befinder sig ret langt nordpå, på 47º nordlig bredde, og at russerne desuden er nødt til at opsende lidt mod nordøst for at undgå at flyve hen over Kina. USA, Europa og Japan har alle rumhavne, der ligger tættere på ækvator, og de havde naturligvis foretrukket en mindre banehældning for bedre at kunne udnytte Jordens rotation. 

     
  • Luftmodstanden i banen er mærkbar, men dog ikke større, end at det er forholdsvis let med mellemrum at hæve banen med de styreraketter, der er monteret på ISS. Overladt til sig selv kommer ISS hver dag 50-100 meter nærmere Jorden. 


Efter at de amerikanske rumfærger er sat på museum, og Europa ikke længere opsender transportrumskibe, er luftmodstanden mod ISS på vej til at blive et politisk problem. Det kræver brændstof fra tid til anden at hæve banen, og i mange år var det en fælles opgave for USA, Europa og Rusland.

 

ISS er for stor til helt at brænde op i atmosfæren

Nu er der kun de russiske Progress-transportrumskibe tilbage, som kan medføre brændstof. Det gør rumstationen meget sårbar. Den dag, russerne forlader ISS, vil de andre lande derfor stå med et meget stort problem. Enten skal vesten udvikle transportrumskibe, der er beregnet til at optanke ISS, eller også må ISS forlades.

Heldigvis ser det nu ud til, at russerne vil holde fast ved ISS indtil 2024. På det tidspunkt er ISS så gammel, at de ældste moduler vil have opholdt sig 26 år i rummet. Så for alle parter vil det være en god idé at afslutte ISS til den tid og på en måde, så hele projektet kan slutte i harmoni.


Lad os antage, at rumstationens højde på et tidspunkt i 2024 er 380 kilometer, og den taber 50 meter om dagen. På bare fire år vil den tabe mere end 70 kilometer og dermed komme så tæt på Jorden, at luftmodstanden har nået et kritisk niveau, hvor det ikke længere er sikkert at have astronauter om bord.

Solplet-aktiviteten omkring 2024 forventes at være forholdsvis høj, og det betyder, at den øvre atmosfære opvarmes og derved udvider sig. Det giver en øget luftmodstand, så en levetid på fire år er faktisk et optimistisk skøn.

Og når højden nærmer sig 300 kilometer, haster det med at dirigere ISS ind i atmosfæren over et øde område som det sydlige Stillehav. Rumstationen er med en masse på mere end 400 ton alt for stor til helt at brænde op i atmosfæren, så derfor er det vigtigt at undgå, at den falder ned over beboede områder.

 

Satellitterne overvåger alt fra landbrug til forurening

Det kræver, at rumstationens bane lige til det sidste kan styres med raketter, så de russiske Progress-forsyningsrumskibe vil være afgørende for at bringe ISS vellykket ned over et øde område.

Alene denne meget komplicerede afslutning gør det forbløffende, at USA, Europa og Japan ikke i højere grad har sørget for selv at kunne opretholde og styre ISS. Selv nu er der ingen konkrete planer om at bygge forsyningsrumskibe beregnet til optankning. Det må dog understreges, at lige siden projektet begyndte, har russerne vist sig som pålidelige og loyale samarbejdspartnere i rummet.

Men indtil 2024 vil ISS helt dominere den bemandede rumfart. Det afspejles blandt andet af, at 15 procent af alle verdens opsendelser har som mål at bringe forsyninger og astronauter op til ISS.

De solsynkrone baner anvendes især af satellitter, der overvåger Jorden. Satellitterne overvåger alt fra landbrugsområder til forurening, og de data, de indsamler, har stor økonomisk betydning. Den globale handel med landbrugsvarer bruger i høj grad satellitdata til at vurdere udbud og efterspørgsel og dermed hvilke priser, man kan købe og sælge for.

Banehældningen angiver vinklen mellem ækvator og banen. Derfor har satellitter, der følger ækvator, en banehældning på 0º, og satellitter, der passerer direkte hen over Jordens poler, en banehældning på 90º. Med en banehældning på 98º kræver den solsynkrone bane en opsendelse mod Jordens rotation, og det kræver ekstra brændstof.

Der er også satellitter, der viser konsekvenserne af klimaændringer, herunder hvordan isdækket ændrer sig ved polerne. Også vejrsatellitter befinder sig i denne banetype.

 

Civile vejrsatellitter anvender også den trafikerede bane

De mellemhøje baner anvendes næsten udelukkende af navigationssatellitter, som det amerikanske GPS, det europæiske Galileo, det kinesiske Compass og det indiske navigationssystem. Banehældningen er omkring 55º, og satellitterne anbringes i flere forskellige baneplaner for at sikre, at der altid er tre eller flere satellitter over horisonten et givet sted.

Omløbstiden er godt 12 timer, så de står ikke stille over samme punkt på Jorden.

Den geostationære bane anvendes især af kommunikationssatellitter, som udgør over 60 procent af alle de satellitter, der opsendes. De bruges til tv, radio, telefon og internetforbindelser.

Desuden findes her varslingssatellitter, satellitter til elektronisk spionage, som med enorme parabolantenner kan aflytte næsten enhver mobilsamtale her på Jorden. Mange civile vejrsatellitter anvender også banen, som efterhånden er stærkt trafikeret.

 

100 kilometers højde er internationalt område

Den geostationære bane har en omkreds på 265.000 kilometer, og med over 400 satellitter er gennemsnitsafstanden mellem satellitterne omkring 650 kilometer. Men der er foretrukne positioner, hvor afstanden kan komme ned på få kilometer, og hvor man skal navigere med omhu for at undgå sammenstød.

Derfor henstilles det til brugerne, at de rydder op efter sig. De sidste rester af styrebrændstof skal sende satellitten ind i en såkaldt 'kirkegårdsbane' – graveyard orbit – nogle hundrede kilometer over den geostationære bane.

Men det er en henstilling – det er ikke muligt at gøre det til et lovkrav. Rummet over en højde på 100 kilometer er internationalt område, hvor de juridiske regler er uklare.

 

En verden uden satellitter

De tusinder af satellitter, som kredser om Jorden, er efterhånden blevet en helt nødvendig forudsætning for, at vores moderne samfund kan fungere. Konsekvenserne, det ville få, hvis satellitterne pludselig holdt op med at fungere, illustrerer tydeligt, hvor afhængige vi er.

Først ville vi bemærke, at mange tv-kanaler forsvandt. Det ville nok være til at overleve, trods frustrationer over at gå glip af en vigtig sportsbegivenhed i den anden ende af verden. Men meget hurtigt ville et andet og alvorligere problem dukke op, nemlig at vi måtte undvære GPS. Ikke bare ville mange bilister få problemer, men flytrafikken over hele verden ville blive hårdt ramt.

Med ét ville piloterne ikke kunne navigere præcist, og det er et alvorligt problem i de ofte overfyldte flykorridorer. Samtidig ville piloterne miste radiokontakten til Jorden, og der ville ikke gå mange timer, før flyene af sikkerhedsgrunde ville blive tvunget til at lande.

I løbet af den første uge ville verden opleve et omfattende sammenbrud af trafik, ikke kun i luften, men også på landjorden og havet.

 

Verden ville blive kaotisk uden satellitter

Det er kun begyndelsen. Som dagene går, ville der vise sig andre og flere problemer ved at undvære satellitterne. Mange computernetværk er afhængige af de meget præcise tidssignaler, GPS udsender, og hvis man ikke længere kan synkronisere computerne, får det alvorlige følger.

En af konsekvenserne kan blive en finanskrise langt alvorligere end den, vi oplevede i 2008. Den internationale handel med værdipapirer er nemlig baseret på meget præcise tidsangivelser for køb og salg, og uden dem ville mange af de store børser sandsynligvis blive tvunget til at lukke.

Verden vil blive stadig mere kaotisk, efterhånden som ugerne bliver til måneder. Der vil ret hurtigt opstå mangel på fødevarer nogle steder.

For handlen med fødevarer er i høj grad baseret på satellitdata, hvor man ud fra billeder af landbrugsområder ved, hvilke lande der har overskud af bestemte varer, for eksempel hvede, og hvilke lande der mangler hvede. Ikke alene bruges den viden til at fastsætte priser, men fordelingen af varer er også afhængig af satellitter.

 

Militære problemer ville opstå uden GPS

Undertiden har Solen voldsomme udbrud, hvor milliarder ton plasma slynges ud i rummet. Partiklerne i dette plasma er mest elektroner og protoner, men de bevæger sig med meget store hastigheder og kan udgøre en stor strålingsfare for astronauter. Hvis sådan en plasmasky rammer Jordens magnetfelt, skabes en magnetisk storm, der kan anrette stor skade på alle former for elektrisk udstyr – både på satellitter og på Jorden, hvor hele byer kan blive mørklagt. (Foto: NASA)

Moderne samfund er baseret på en omfattende global handel. Her spiller GPS en meget vigtig rolle ved at nedsætte omkostningerne og dermed gøre global handel økonomisk rentabel. Ved at følge varestrømmen præcist kan man for eksempel nedsætte behovet for dyr oplagring i varehuse.

I virkeligheden kan vi i dag kun brødføde verden, fordi vi hele tiden ved, hvor fødevarerne er, og hvor de skal transporteres hen – og i mange lande er det store lastbiler udstyret med GPS, der sørger for transporten den sidste vej ud til forbrugerne. Mange store transportfirmaer ville hurtigt bryde sammen, hvis de ikke kunne styre deres flåder af lastbiler effektivt ved hjælp af GPS.

Alvorlige problemer af militær karakter vil også opstå. Uden spionsatellitter og satellitter til varsling af raketangreb vil stormagterne føle sig meget mere sårbare.

Hvis man ikke kan forudse angreb eller militære konflikter, vil militæret blive sat i et højt beredskab med stærkt øget risiko for militær konflikt til følge, ganske som under den kolde krig. Desuden vil manglen på GPS i meget høj grad ændre magtbalancen.

 

Vejret kan ikke ændres, men varslingen kan redde liv

Når bomber og raketter styres af GPS, kan de ramme deres mål med en meters nøjagtighed. Uden GPS vil de blive meget mindre effektive. Det vil gøre det mere fristende at anvende atomvåben. Samtidig vil manglen på satellitkommunikation give lokale officerer ude i felten større mulighed for at handle på egen hånd.

Man vil ikke længere kunne sidde i Washington og styre en krig på den anden side af Jorden.

Endelig vil den sociale uro vokse, fordi store dele af den højteknologiske industri ikke længere kan fungere uden brug af internet. Arbejdsløsheden vil stige, og det globale samfund vil efterhånden omdannes til en række små lokalsamfund, der med alle midler vil kæmpe for at løse deres egne problemer – og holde flygtninge væk.

Vejret kan vi ikke ændre, men varsling i tide af det stadig vildere vejr, som er en følge af klimaændringerne, vil blive meget vanskelig. Det kan føre til store tab af menneskeliv. Desuden er redningsaktioner ofte baseret på data fra satellitter.

Med tabet af billeder fra Hubble-teleskopet vil vi nok savne den udsigt til universet, som Hubble og andre rumteleskoper har givet os. På den anden side vil den daglige kamp for bare at få mad på bordet næste dag nok få de fleste til at glemme alt om universet.

 

Kan det ske?

Det er ikke helt uden problemer for en satellit at kredse om Jorden. Både naturens kræfter og vores egen dumhed kan føre til, at vi kommer til at opleve en verden uden satellitter. De tre veje til denne situation er som tidligere nævnt:

 

  • Sammenstød med rumskrot – det såkaldte Kessler-syndrom.
  • Krig i rummet
.
  • Solstorme.

Ingen kender de helt præcise tal for rumskrot, men der skønnes at være en halv million vragdele i bane om Jorden, som er store nok til at ødelægge en satellit ved sammenstød. Det høje antal hænger sammen med, at selv små dele ned til en centimeter eller mindre let kan gennemhulle en satellit.

Sammenstødshastigheden vil nemlig typisk være mellem 20.000 og 50.000 kilometer i timen – langt hurtigere end en riffelkugle.

Det værste er ikke, at en enkelt satellit bliver ødelagt, men at sammenstødet skaber tusinder af vragdele, som ikke falder ned, men forbliver i bane om Jorden. Computersimulationer viser, at disse vragdele i løbet af dage eller uger spredes ud over et meget stort område.

Hvis den ramte satellit oprindeligt havde en højde over Jorden på 800 kilometer, så vil vragdele have så meget fart på, at de forlader den oprindelige bane. Resultatet bliver en sky af vragdele, som kan gå fra en højde på måske 500 kilometer op til over 1.000 kilometer, og som vil kredse om Jorden i årtier. Langt de fleste af disse vragdele vil være så små, at de er umulige at spore på radar.

 

Kessler udregnede vragdelenes 'tipping point'

Vi ved, at der flere gange er sket sammenstød i rummet, men i nyere tid er den mest alvorlige hændelse et kinesisk forsøg på at ødelægge en af deres egne vejrsatellitter blot for at demonstrere deres militære formåen i rummet.

Forsøget blev gennemført i januar 2007, da en raket blev sendt op mod den gamle vejrsatellit. Forsøget lykkedes så godt, at der bagefter blev registreret mindst 2000 større vragdele. Beregninger viser, at dette ene forsøg har øget risikoen for, at Hubble-rumteleskopet bliver ødelagt af rumskrot, med hele 40 procent.

Det europæiske Galileo-navigationssystem anvender, ligesom andre satellitter af denne type, baner godt 20.000 kilometer over Jorden. Satellitterne placeres i flere baneplaner for på den måde at sikre den bedst mulige dækning af Jorden. (Foto: ESA)

Alle frygter Kessler-syndromet, der er beskrevet af en videnskabsmand fra NASA i 1978. Donald J. Kessler regnede simpelthen ud, at der er et 'tipping point', hvor vragdele fra et sammenstød fører til så mange nye sammenstød, at vi får en slags kædereaktion.

Uden at vi kan gøre noget som helst ved det, vil antallet af sammenstød vokse år efter år, indtil den forventede levetid for en ny satellit er så lille, at det ikke kan betale sig at opsende den.

 

De ultimative dumhed ville være at bruge atomvåben i rummet

Hvis først Kessler-syndromet har fået overtaget, hjælper det ikke at nedsætte antallet af nye opsendelser eller sørge for, at udtjente satellitter sendes tilbage til atmosfæren for at brænde op. Rummet omkring Jorden vil simpelthen blive så fyldt med vragdele, at vi ikke længere kan anvende det.

Heldigvis er vi endnu et stykke vej fra, at dette vil ske, men skal vi undgå det, så skal de store rummagter overholde strenge regler om, hvad man sender op og bare efterlader i rummet.

Det fører frem til den anden store fare, nemlig begrebet rumkrig. Den er kort sagt umulig. De store rummagter kan godt ødelægge hinandens satellitter, men det eneste resultatet bliver en Kessler-effekt, som hurtigt gør det umuligt for alle lande at benytte rummet til noget som helst.

Den ultimative dumhed vil være at bruge atomvåben i rummet. Det har man eksperimenteret med – således har amerikanerne afprøvet en 1,4 megaton brintbombe højt oppe over Stillehavet i juli 1962.

Det gav nogle flotte nordlys, men samtidig blev der skabt nogle kunstige strålingsbælter, som ødelagde flere satellitter. Disse bælter forsvandt dog gradvist igen, men ekstra strålingsbælter er en helt sikker måde at gøre rummet uanvendeligt på i mange år frem.

 

Der sker eksplosioner fra Solen

Uden aftaler kan man forestille sig, at alle rummagter ved en konflikt vil følge den samme ’rule of engagement’ om ikke at ødelægge adgangen til rummet. Men der er også mindre voldsomme måder at genere hinandens satellitter på:

Man kan ødelægge de stationer på Jorden, der holder kontakt med de militære satellitter, blænde kameraerne om bord på en satellit med laserstråler, eller man kan forsøge at hacke sig ind, så satellittens computer holder op med at virke. Det mest sandsynlige er, at konflikter i rummet bliver mere eller mindre skjulte og hverken indrømmes eller får lov til at eskalere til en større konflikt.

Kessler-syndromet kan vi undgå ved allerede nu at udvise rettidig omhu, ligesom vi også kan undgå en ødelæggende konflikt i rummet. Det gælder desværre ikke for den tredje fare, solstorme.

Med mellemrum sker der eksplosioner på Solen, der fører til de såkaldte Coronal Mass Ejections (CME). En CME er en gigantisk gassky med en masse på måske en milliard ton, der slynges ud i rummet med hastigheder på op mod 1.000 kilometer i sekundet. Det giver en rejsetid til Jorden på under to døgn, og hvis en CME rammer Jordens magnetfelt, så får vi en solstorm.

 

Quebec blev mørklagt i 12 timer efter en magnetisk storm

Når en CME når Jorden, er den usynlig – blot en enorm og meget tynd sky af protoner, elektroner og helium-kerner. Men disse atomare partikler har enorme energier, og når de indfanges af Jordens magnetfelt, øger de en kort tid partikelstrålingen i Jordens strålingsbælter.

Mange af partiklerne ender hurtigt med at komme ned i Jordens atmosfære nær de magnetiske poler, hvilket skaber imponerende polarlys. Samtidig kommer der enorme ændringer i Jordens magnetfelt – vi får en magnetisk storm.

Konsekvenserne kan være ganske alvorlige. I marts 1989 ramte sådan en magnetisk storm Canada med det resultat, at provinsen Quebec blev mørklagt i 12 timer. Langt ned i USA kunne man mærke effekten, men man undgik dog større mørklægninger.

I Quebec sad folk fast i elevatorer, og skoler og virksomheder måtte lukke. I august samme år ramte endnu en magnetisk storm Canada, hvilket førte til, at Torontos børs måtte lukke. Desuden blev flere satellitter påvirket.

I 1994 blev to canadiske kommunikationssatellitter påvirket. Den ene var nede i nogle få timer, den anden i fem måneder, og det kunne mærkes, for det enorme land er ikke forbundet med kabler alle vegne. Mange steder foregår næsten al kommunikation via satellit.

 

Det er næste umuligt at beskytte satellitter mod stærk stråling

Rumaffald er et stadig voksende problem med mange tusinde store og især små vragdele, som kredser om Jorden. Sammenstød kan have alvorlige konsekvenser, så man søger at kortlægge problemets omfang. De hvide prikker viser kun en brøkdel af rumaffaldet. (Foto: NASA)

Canada-hændelserne er nye. Den største og mest berømte solstorm, vi nogensinde har målt, er den såkaldte Carrington-hændelse fra 1859. Denne solstorm var så kraftig, at den fik telegrafstationer på Jorden til at slå gnister og i enkelte tilfælde til at bryde i brand. At superstormen fra 1859 har været glemt i mange år, skyldes simpelthen, at vi dengang næsten ikke brugte elektrisk udstyr.

Men det gør vi i dag. Får vi en ny Carrington-hændelse, vil de fleste satellitter omgående gå ned, og omfanget af skaderne anslås til at komme op på en billion dollar, når man medregner de mange skader på elektriske ledninger og transformatorstationer her på Jorden.

Desværre er det næsten umuligt at beskytte satellitter mod stærk stråling. Hvis man giver dem tykkere vægge, som er tunge og dyre at sende ud i rummet, bliver problemet bare værre. For når de energirige partiker rammer satellittens vægge, dannes en såkaldt sekundær stråling af atomare partikler, der løsrives fra væggene.

Det er næsten som at erstatte en enkelt riffelkugle med skud fra et haglgevær. Ganske vist har partiklerne i den sekundære stråling ikke så meget energi som den oprindelige partikel, men der er mange af dem, og når de til sidst absorberes i elektronikken, så opstår skaderne.

 

Rummet som strategisk område

Både civile og militære brugere af rummet omkring Jorden ser det i stigende grad som et strategisk område med meget stor økonomisk og militær værdi. Det fremgår også af en amerikansk regeringsrapport, der har beskrevet rummet omkring Jorden på følgende måde:

»Space is becoming increasingly congested, contested and competitive« – »Rummet omkring Jorden bliver stadig mere overfyldt, omstridt og konkurrencepræget.«

Vi er virkelig kommet langt, siden den første Sputnik kredsede helt alene omkring Jorden. I dag kan man ikke bare opsende satellitter – der er mange hensyn at tage, inden raketten sendes afsted.

At rummet er fyldt med vragdele er velkendt. For at undgå, at problemet bliver værre, er det nødvendigt med holdbare juridiske aftaler om, hvordan man opfører sig i rummet. Lidt i stil med, at det er forbudt for skibe at rense deres olietanke på en måde, der giver store forureningsproblemer.

Det er også nødvendigt at udvikle en teknik til at fjerne noget af det affald, som allerede er i rummet, hvilket også kræver klare internationale aftaler, så man ikke ved et ’uheld’ kommer til at fjerne noget, som i virkeligheden er en hemmelig satellit.

 

Iran beholdte pladsen

Andre politiske spørgsmål kan også give anledning til konflikt.

Det kan eksempelvis gælde tildeling af pladser i den geostationære bane. Masser af steder ligger den geostationære bane over øde havområder, hvor der er plads nok. Men der er virkelig kamp om de steder, hvor banen går over tætbefolkede områder.

Indtil nu er pladserne fordelt af International Telecommunication Union (ITU), lidt efter et 'først til mølle'-princip. Man kan godt reservere en plads, men så skal man tage den i brug i løbet af få år. ITU har for nylig truffet en afgørelse i forhold til ibrugtagningen, som på længere sigt kan give vanskeligheder. Iran ønskede at reservere en plads på 34º østlig længde, men overskred tidsfristen for at bruge den.

Alligevel lykkedes det Iran at beholde pladsen, hvad der strider mod normal praksis.

Pakistan havde et lignende problem, men løste det på en ret elegant måde. De købte en gammel indonesisk satellit, som på det tidspunkt var udlejet til Tyrkiet. Den fik de flyttet hen til den ønskede position og bevarede dermed retten til pladsen.

 

Man bør indgå juriske aftaler om rumfarten

Et andet problem er jamming af civile satellitter, hvor man bevidst forstyrrer andres radiosignaler. I 2003 var der en kompliceret sag om satellitten Telstar 12, hvor signaler op til satellitten blev forstyrret.

Den var begyndt at sende programmer på persisk til Iran, og efter en del detektivarbejde fandt man ud af, at de forstyrrende radiosignaler kom fra taget af Irans ambassade i Cuba. Cuba fik standset denne trafik, men Iran fortsætter med at jamme radiosignaler fra satellitter, som sender direkte mod deres land.

Alt dette taler for omfattende internationale aftaler, men de bliver hele tiden vanskeligere at håndtere, fordi rummet er blevet stadig mere kommercielt. Næsten alle civile kommunikationssatellitter opsendes nu af private virksomheder, og alle, der ønsker det, har mulighed for at købe både satellitter og opsendelse.

Det betyder, at regeringernes indflydelse på, hvad der opsendes, og hvad satellitterne anvendes til, bliver stadig mindre. Det er på høje tid, at man på internationalt plan – eventuelt under FN – får indgået juridisk bindende aftaler, som kan regulere trafikken i rummet.

Rummet omkring Jorden er en enestående ressource, vi ikke kan tåle at miste.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud