Med hundratals satelliter som skjuts upp varje år, kollisioner i rymden och skapandet av snabbrörliga fragment av rymdskräp – eller ”rymdskräp” – blir allt mer sannolikt, hotar vår fortsatta mänskliga och tekniska närvaro i rymden.

Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling (OECD) publicerade nyligen sin första rapport om de ekonomiska kostnaderna för rymdskrot. Med hjälp av forskning från många källor, inklusive data och analys från ESA:s Space Debris Office, den beskriver farorna som ligger framför oss om vi inte agerar, och vad som kan göras för att säkerställa vår framtid i rymden.

Här, vi sammanfattar de viktigaste resultaten av rapporten och förklarar hur ESA hjälper till att ta itu med problemet genom sitt rymdsäkerhetsprogram.

Ett växande problem

"Ekonomisk och samhällelig sårbarhet för rymdfaror, särskilt rymdskräp, växer." — Space Sustainability:The Economics of Space Debris in Perspective från OECD, 2020.

Den institutionella och kommersiella användningen av utrymme växer i allt högre takt. Antalet satelliter i omloppsbana kommer att öka ytterligare med lanseringen av "mega-konstellationer" för satellitbredband, vissa består av tusentals satelliter, och därmed ökar risken för kollisioner och mer rymdskräp.

Bara en kollision eller explosion i rymden skapar tusentals små, snabbrörliga små skräpbitar som kan skada eller förstöra en fungerande satellit. Till exempel, under 2007, den avsiktliga förstörelsen av FengYun-1C-satelliten fördubblade mängden skräp på en höjd av cirka 800 km, vilket leder till en ökning med 30 % av den totala populationen av skräp vid den tiden.

Rymdskräp är dyrt, och kommer att bli ännu mer

Om kostnaderna för rymdskräp, rapporten säger att:"Skydds- och begränsningsåtgärder för rymdskräp är redan kostsamma för satellitoperatörer, men de största riskerna och kostnaderna ligger i framtiden, om genereringen av skräp snurrar utom kontroll och gör vissa banor oanvändbara för mänskliga aktiviteter."

Att skydda satelliter från rymdskräp är dyrt, börjar med designåtgärder, behovet av övervakning och spårning, flytta operativa satelliter ur vägen och till och med ersätta uppdrag helt och hållet.

För satelliter i geostationär omloppsbana, OECD rapporterar att sådana kostnader uppgår till uppskattningsvis 5–10 % av de totala uppdragskostnaderna, som kan vara hundratals miljoner dollar. I låga omloppsbanor om jorden, de relativa kostnaderna per uppdrag kan vara ännu högre än 5–10 %.

Dock, kostnaderna för passivitet skulle bli mycket större. Tillräckligt med skräp i omloppsbana kan i slutändan leda till "Kesslers syndrom" där kollisioner kaskader, leder till fler och fler självgenererande kollisioner, och vad OECD beskriver som "en ekologisk tipppunkt som kan göra vissa banor oanvändbara."

Ekonomier och samhällen blir allt mer sårbara för effekterna av skräp

De socioekonomiska effekterna av Kesslers syndrom skulle vara allvarliga. Viktiga rymdapplikationer kan gå förlorade, som väderprognoser, klimatövervakning, geovetenskap och rymdbaserad kommunikation. Oförmågan att använda vissa banor skulle få omfattande och betydande konsekvenser. Enligt rapporten, dessa skulle inkludera:

• Unika applikationer och funktioner kan gå förlorade t.ex. internet, väder- och kommunikationstjänster
• Förlorade liv t.ex. ökad risk för astronauter i den internationella rymdstationen
• Avbruten geovetenskap och klimatforskning
• Ökad trängsel och tryck på andra banor
• Dämpad ekonomisk tillväxt och avmattning av investeringar i sektorn

Specifikt, I rapporten anges att:"vissa geografiska områden och sociala grupper skulle påverkas oproportionerligt mycket, i synnerhet på landsbygden med begränsad befintlig markinfrastruktur och stort beroende av rymdinfrastruktur."

Vi gör inte tillräckligt

Enligt rapporten, "Det finns omfattande nationella och internationella begränsningsåtgärder, men efterlevnaden är otillräcklig för att stabilisera omloppsmiljön."

Aktuella riktlinjer för minskning av skräp för operatörer som flyger satelliter vid låga jordens och geostationära banor inkluderar, bland andra:

• undvika avsiktlig generering av skräp (inklusive anti-satellit-tester)
• minimering av risken för oavsiktliga explosioner
• en 25-årig deorbitregel för uppdrag i låg omloppsbana om jorden
• uppdrag i geostationär omloppsbana bör skickas till en högre "kyrkogårdsbana" i slutet av sina liv, hålla satelliter ur vägen
• kollisionsundvikande bör ske när det är möjligt, samt att minimera risken för offer på marken vid återinträde

Som sammanfattas i ESA:s senaste miljörapport om rymdskräp, de flesta operatörer av satelliter i geostationär omloppsbana följer dessa riktlinjer, men mindre än 60 % av de som flyger i låg omloppsbana om jorden hänger fast (och endast 20 % i omloppsbanor över 650 km). Flera länder har också genomfört anti-satellit-tester genom åren.

ESA:s program för rymdsäkerhet – Europas svar

ESA:s Space Debris Office är dedikerat till att skydda uppdrag under flygning idag samt att säkerställa en hållbar framtid för rymdfärder. Varje dag, team vid ESOC mission control i Darmstadt, Tyskland, övervaka och bedöma sannolikheten för potentiella kollisioner i omloppsbana och vägleda operatörer om hur de kan hålla sina uppdrag säkra.

När fler satelliter skjuts upp i omloppsbana, nuvarande "manuella" metoder för att undvika kollisioner i rymden, och skapandet av skräp, kommer inte att räcka. Som sådan, ESA, genom byråns rymdsäkerhetsprogram, utvecklar "automatiserade kollisionsundvikande"-tekniker som kommer att göra processen att undvika kollisioner mer effektiv.

Genom att bedöma risken och sannolikheten för kollisioner i rymden, denna programvara kommer att förbättra beslutsprocessen om huruvida en manöver behövs, och kan till och med skicka order till satelliter i riskzonen för att komma ur vägen.

Men hur är det med skräpet som redan är i omloppsbana? I en världsnyhet, ESA har beställt ett uppdrag som ska ta bort ett skräp från omloppsbanan.

ClearSpace-1-uppdraget kommer att inriktas på ett övre steg från Vespa (Vega Secondary Payload Adapter) som är kvar i omloppsbana efter den andra flygningen av ESA:s Vega launcher 2013.

Med en vikt på 100 kg, Vespa är i storlek nära en liten satellit, medan dess relativt enkla form och robusta konstruktion gör det till ett passande första mål. Detta första steg, bevisa att skräpborttagning i omloppsbana är möjligt, kommer att etablera en kommersiell tjänst som även kan adressera större, mer utmanande fångar, ' eventually including multi-object capture.

Collision avoidance and debris removal are vital to reducing the amount of debris in space, but compliance with the debris mitigation guidelines outlined above has the greatest impact on our space environment. ESA's Space Debris Office monitors compliance around the globe, and along with the Clean Space Office is working to increase global compliance through operations and technology advancements.