Είναι ήδη γνωστό ότι οι μεγάλες συστοιχίες δορυφόρων σε χαμηλή τροχιά γύρω από την Γη αποτελούν σημαντικό εμπόδιο για τις επίγειες αστρονομικές παρατηρήσεις. Νέα επιστημονική έρευνα, ωστόσο, αναδεικνύει έναν άλλο σοβαρό κίνδυνο που εγκυμονεί η αλόγιστη ανάπτυξη των συστοιχιών αυτών για το μέλλον. Με το τέλος της επιχειρησιακής τους λειτουργίας, οι παροπλισμένοι δορυφόροι οδηγούνται πίσω στην ατμόσφαιρα, όπου και καίγονται. Τα υπολείμματα της καύσης τους, όμως,  ενεργοποιούν χημικές αντιδράσεις, οι οποίες καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος που μας προστατεύει από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου.

Από την πρόγνωση του καιρού έως την πλοήγηση και τις τηλεπικοινωνίες, οι τεχνητοί δορυφόροι αποτελούν αναπόσπαστο στοιχείο της καθημερινότητάς μας. Κάποιες εταιρίες, ωστόσο, προκειμένου να καρπωθούν  όλο και μεγαλύτερο μέρος από την «πίτα» της παγκόσμιας αγοράς συνδεσιμότητας στο διαδίκτυο, αναπτύσσουν όλο και περισσοτέρους δορυφόρους σε χαμηλή τροχιά, σχηματίζοντας μέγα-αστερισμούς (megaconstellations): συστοιχίες εκατοντάδων η ακόμη και χιλιάδων δορυφόρων, με γνωστότερο παράδειγμα το δίκτυο δορυφόρων Starlink της SpaceX.

Είναι χαρακτηριστικό ότι, μέχρι τον Ιούνιο του 2024, είχαν τεθεί σε τροχιά 6.219 δορυφόροι Starlink, ενώ η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των ΗΠΑ (FCC) έδωσε στην εταιρία την άδεια να τοποθετήσει σε τροχιά συνολικά 12.000 δορυφόρους. Σχετικά πρόσφατα, μάλιστα, η SpaceX κατέθεσε αίτηση στην Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών για την έγκριση 30.000 δορυφόρων Starlink. Όπως έχει ανακοινωθεί, η SpaceX στοχεύει στην αντικατάστασή τους κάθε πέντε χρόνια, με νεότερης τεχνολογίας δορυφόρους.

Η SpaceX, φυσικά δεν είναι η μοναδική εταιρία που προγραμματίζει την ανάπτυξη δορυφορικών αστερισμών. Η FCC ενέκρινε πρόσφατα τα σχέδια της Amazon για την ανάπτυξη του αστερισμού Kuiper, που θα αποτελείται από 3236 δορυφόρους, ενώ η Kίνα προγραμματίζει για τις αρχές Αυγούστου την εκτόξευση των πρώτων από τους τουλάχιστον 12.000 δορυφόρους του μέγα-αστερισμού G60. Τι γίνεται, όμως, με τους δορυφόρους που ολοκλήρωσαν το προσδόκιμο της λειτουργίας τους;

Σύμφωνα με την διεθνή πρακτική, κάθε δορυφόρος που φτάνει στο τέλος της επιχειρησιακής του λειτουργίας, θα πρέπει να οδηγείται πίσω στην ατμόσφαιρα, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος που εγκυμονεί η σύγκρουσή του με άλλους δορυφόρους.

Νέα μελέτη, ωστόσο, βασισμένη σε προσομοιώσεις που «έτρεξε» ο Joseph Wang και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας, προειδοποιεί ότι τα νανοσωματίδια που απελευθερώνονται κατά την καύση των δορυφόρων που επανέρχονται στην ατμόσφαιρα, μπορούν να καταλύσουν χημικές αντιδράσεις μεταξύ του όζοντος και του χλωρίου. Εάν το πρόβλημα δεν αντιμετωπιστεί, η καταστροφή του όζοντος θα μπορούσε να αυξηθεί σημαντικά τις επόμενες δεκαετίες. Η σχετική έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Geophysical Research Letters.

Σύμφωνα με τον Wang και τους συναδέλφους του, σημαντικό μέρος από τα εξαερωμένα υλικά των παροπλισμένων δορυφόρων θα παραμείνουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα για δεκαετίες. Μεταξύ των υλικών αυτών, ιδιαίτερο προβληματισμό προκαλεί το αλουμίνιο, καθώς έχει την ιδιότητα να αντιδρά με το οξυγόνο, σχηματίζοντας νανοσωματίδια από οξείδιο του αλουμινίου (AlO), τα οποία είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά στην κατάλυση αντιδράσεων μεταξύ του όζοντος και του χλωρίου.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές αξιολόγησαν με την βοήθεια προσομοιώσεων τις πιθανές επιπτώσεις της επιμόλυνσης της ατμοσφαίρας με τέτοια δορυφορικά υπολείμματα, και υπολόγισαν τη μάζα των βλαβερών για το στρώμα του όζοντος νανοσωματιδίων που παράγονται κατά την επανείσοδο ενός δορυφόρου στην ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της σχετικής μελέτης, ένας μικρός δορυφόρος 250 kg (οι δορυφόροι νέας γενιάς Starlink V2 ζυγίζουν σχεδόν το τριπλάσιο κατά την εκτόξευση) μπορεί να παράγει περίπου 30 kg νανοσωματιδίων AlO.

Με αυτά τα δεδομένα και λαμβάνοντας υπόψη το σύνολο των δορυφόρων που επανήλθαν στην ατμόσφαιρα το 2022, υπολόγισαν ότι μόνο εκείνη την χρονιά απελευθερώθηκαν 17 τόνοι οξειδίων του αλουμινίου. Στην περίπτωση που υλοποιηθεί μελλοντικά η κατασκευή μεγα-αστερισμών, εκτιμούν ότι κάθε χρόνο θα παράγονται περισσότεροι από 360 τόνοι υποπροϊόντων AlO. Καθώς, μάλιστα, τα νανοσωματίδια αυτά μπορούν να παραμείνουν στην ατμόσφαιρα για δεκαετίες, η πιθανότητα να προκαλέσουν σημαντική μείωση του όζοντος αυξάνει ακόμα πιο πολύ.

Όπως συμπεραίνουν ο Wang και οι συνεργάτες του, «Εξαιτίας του μικρού τους μεγέθους, τα υποπροϊόντα από την επανείσοδο διαστημοσυσκευών μπορούν να παραμείνουν απαρατήρητα στην ατμόσφαιρα, ώσπου τελικά τα επίπεδα συγκέντρωσης του όζοντος θα αρχίσουν να μειώνονται. Καθώς ο αριθμός των παροπλισμένων δορυφόρων θα αυξάνει διαρκώς, η περαιτέρω διερεύνηση των ανησυχιών που επισημάνθηκαν στην παρούσα μελέτη είναι ζωτικής σημασίας.

Πηγή: Potential Ozone Depletion From Satellite Demise During Atmospheric Reentry in the Era of Mega‐Constellations - Ferreira - 2024 - Geophysical Research Letters - Wiley Online Library

Φωτογραφία:Συστοιχία δορυφόρων Starlink, λίγο πριν την ανάπτυξή τους στις 24 Μαΐου 2019 (Credit: SpaceX) 

π