Strzec ładu na orbicie. PAK o polskim wkładzie w ochronę aktywów kosmicznych

Piątek 24 stycznia był okazją do zaznajomienia się z wizją Polskiej Agencji Kosmicznej dotyczącą pogłębiania polskiego udziału w skoordynowanym zapewnianiu bezpieczeństwa na orbicie okołoziemskiej. W kontekście tym na pierwszy plan wybijało się polskie uczestnictwo w europejskim programie uzyskiwania świadomości sytuacyjnej w przestrzeni kosmicznej - pod kątem wykrywania, śledzenia i klasyfikowania celowych bądź niekontrolowanych ruchów sztucznych obiektów.

To temat mieszczący się w szerszym kontekście ochrony infrastruktury kosmicznej – bardzo aktualny, ponieważ w szybkim tempie rośnie zatłoczenie orbit oraz ilość kosmicznych szczątków i śmieci, a tym samym zagrożenie kolizjami, z których nawet te niewielkie mogą mieć potencjalnie fatalne skutki (odczuwalne również na powierzchni Ziemi, w życiu szeregowych obywateli).

W kwestii nakręcającej się spirali zatłoczenia kluczowy jest fakt, że Ziemię okrąża coraz więcej nowych satelitów, a przyrost ich liczby dodatkowo przyspieszy w obliczu tworzenia prywatnych wieloelementowych superkonstelacji satelitarnych. Rozrasta się rekordowa pod względem ilości składników sieć satelitów Starlink, a w planach są też kolejne i będzie ich przybywać.

Problem podwyższonego zagrożenia kolizyjnego dotyka nas tymczasem już w tej chwili - o czym nie omieszkali wspomnieć przedstawiciele PAK. Potwierdzać to ma sytuacja z 25 grudnia 2019 roku, przy której o mało nie uległ zniszczeniu jeden z dotychczas wystrzelonych polskich satelitów - BRITE2-PL Heweliusz. Obiekt naukowy, służący do obserwacji zmian jasności gwiazd (stworzony przy zaangażowaniu CBK PAN), znalazł się w odległości zaledwie 11 metrów od porzuconego górnego segmentu rakiety Pegasus. Obydwa obiekty przemierzają przestrzeń z prędkością blisko 15 tys. km/h. Zderzenie groziło defragmentacją i uwolnieniem chmury odłamków, w ilości potencjalnie liczonej w tysiącach. Każdy z nich stanowiłby zagrożenie dla kolejnych satelitów.

W tym kontekście przedstawiciele PAK zwrócili uwagę, że planowana rozbudowa zasobów satelitarnych Polski wymusza solidne przygotowanie systemu niwelowania ryzyka. Przypomniano, że na orbicie pozostało nadal pięć polskich satelitów: dwa satelity badawcze programu BRITE (Lem i Heweliusz), studenckie PWSat-2 i KRAKsat oraz Światowid. Zwrócono jednak uwagę, że rośne pęd w stronę rozmieszczania polskich komercyjnych konstelacji.

Jak zapewniają przedstawiciele PAK, Space Situational Awareness (w skrócie SSA) czyli Świadomość Sytuacyjna Przestrzeni Kosmicznej to jeden z ważnych obszarów aktywności agencji. Podkreślają, że zaangażowanie w tej dziedzinie stanowi wielką szansę dla polskich jednostek naukowych i firm. W realizację zadań związanych z kosmicznym bezpieczeństwem zaangażowanych jest już badawczo i przemysłowo kilka podmiotów, a do PAK spływają na ten cel unijne pieniądze.

W 2019 roku Polska dołączyła do działającego przy Komisji Europejskiej konsorcjum EU Space Surveillance and Tracking (EU-SST), które zrzesza już obecnie 8 państw Unii Europejskiej. Przynależność do niego ma charakter dobrowolny, ale zainteresowane kraje muszą spełnić szereg warunków - takich jak posiadanie sieci wysokiej klasy teleskopów i urządzeń laserowych. Wkład Polski do tego systemu to obecnie 13 obserwatoriów rozlokowanych na całym świecie (w takich rejonach, jak andyjskie wyżyny Chile lub niemal pustynne obszary w amerykańskiej Arizonie. Jest to również jedna stacja laserowego pomiaru dystansów od obiektów kosmicznych w pobliżu Ziemi, która działa w podpoznańskim Borówcu.

Dzięki tym zasobom - a zwłaszcza zrobotyzowanym, działającym autonomicznie teleskopom - Polska pomaga śledzić groźne kosmiczne śmieci i informować o zagrożeniach. W kolejnym etapie uczestnictwa PolSA planuje rozbudowę tej sieci o kolejne komponenty.

"Kosmiczne śmieci stanowią zagrożenie dla całej infrastruktury w kosmosie" - przyznał w trakcie spotkania prezes PAK, Michał Szaniawski. Wiele na temat technicznych aspektów zabezpieczenia satelitów i działań zaradczych mówił specjalista PAK ds. programu SSA, koordynujący w tym przedmiocie działaniem grupy zadaniowej agencji, mjr Arkadiusz Chimicz. Podkreślił m.in., że na orbicie śledzonych jest obecnie blisko 20 tys. dużych obiektów (czynne i nieczynne satelity, ich odłamki oraz pozostawione w przestrzeni kosmicznej korpusy systemów nośnych itp.) - przyznał też, że całkowita liczba obiektów stanowiących zagrożenie jest na pewno wielokrotnie wyższa (szacuje się, że na orbicie pozostaje nadal aż 1 mln obiektów o średnicy do 1 cm. Każdy z nich może być śmiertelnie niebezpieczny.

Zatem ważnym założeniem polityki związanej z programami kosmicznymi pozostaje zapewnienie potencjału wykrywania i śledzenia kosmicznych śmieci oraz innych niebezpiecznych obiektów - by móc utworzyć efektywny system powiadamiania, m.in. operatorów satelitów. Ważna infrastruktura satelitarna może w ten sposób być ratowana, poprzez odpowiednio wczesne wykonywanie manewrów unikowych.

O technicznej stronie działania systemu obserwacji i ostrzegania oraz warunkach jego rozbudowy w Polsce mówił z kolei specjalista PAK w dziedzinie astronomii, prof. Maciej Konacki. Jak wskazał, część z polskich teleskopów monitorujących dziś kosmiczne śmieci pozyskano niemal dekadę temu na potrzeby obserwacyjne w projekcie naukowym Solaris. Wykorzystywano je m.in. do poszukiwań egzoplanet obiegających układy gwiazd podwójnych. Zrobotyzowane teleskopy powstały np. w RPA oraz Australii - przy istniejących obserwatoriach astronomicznych.

Z czasem stwierdzono jednak, że sieć obserwatoriów może mieć także bardzo praktyczne zastosowanie - w zakresie obserwowania i śledzenia obiektów sztucznych. "Z naszymi kompetencjami doskonale wpasowaliśmy się w dziedzinę, która na duże znaczenie komercyjne, ale i cywilizacyjne" - zapewnił prof. Konacki. Dodał, że teleskopy bez problemu są w stanie obserwować na orbicie obiekty o gabarytach sześcianu o boku 10 centymetrów. Umożliwia to zapisanie parametrów orbity kosmicznych śmieci i wyliczenie ich przewidywanych trajektorii ruchu. Konacki przyznał przy tym, że orbity są zmienne w czasie i trzeba taką zmienność brać pod uwagę w trakcie formułowania prognoz.

W relacji do tematu polskiego udziału w programach SSA/SST, a także dalszej perspektywie realizacji działań w segmencie programowym Space Safety ESA, dla polskich podmiotów otwierają się nowe szanse uczestnictwa w projektach rozwojowych i zamówieniach. Przypomniano, że na listopadowej Radzie Ministerialnej ESA ten właśnie zakres był najmocniej dofinansowanym z polskiej składki (blisko 10 mln z 39 mln EUR zadeklarowanej wieloletniej puli na programy opcjonalne).

W zakresie tym mieszczą się zwłaszcza projekty w obszarze aktywnego usuwania śmieci kosmicznych i serwisowania obiektów na orbicie. Konkluzją spotkania było również to, że istnienie na rynku nisza w tym zakresie i nadchodzący właśnie czas jest dobrą porą, aby polski przemysł mógł ją obsadzić.