Mer än hälften av de tusentals satelliterna i omloppsbana är nu nedlagda, och denna ansamling av flytande rymdskräp har beskrivits som ett "dödligt problem" för nuvarande och framtida rymduppdrag och mänskliga rymdresor.

Uppskattningsvis 130 miljoner föremål som är mindre än 1 cm och 34 000 större än 10 cm färdas i omloppsbana med hastigheter på tusentals kilometer i timmen, enligt Europeiska rymdorganisationen (ESA). En rapport som presenterades vid årets europeiska konferens om rymdskräp tyder på att mängden rymdskräp skulle kunna femtiodubblas till år 2100.

Även om många fragment av rymdskräp är små, reser de så snabbt att deras inverkan har tillräckligt med energi för att inaktivera en satellit eller orsaka betydande skada på rymdstationer.

Både Hubble-teleskopet och satelliterna Solar Maximum Mission (SMM) hade myntstora hål stängda i dem av flygande skräp och en spegel på Nasas rymdteleskop James Webb skadades av mikrometeoroider.

De flesta satelliter designades inte med slutet av deras användbarhet i åtanke. Cirka 60 % av de 6 000 satelliterna i omloppsbana är nu ur funktion. Tillsammans med de mindre objekten utgör dessa nedlagda satelliter ett stort problem både för befintliga och framtida satelliter och rymdstationer.

Megakonstellationer av satelliter som för närvarande skickas ut i rymden av företag som SpaceX och Amazon förväntas förändra tillgången till internet för alla länder. Men dessa privata telekommunikationssatsningar kommer också att bidra med 50 000 fler satelliter till redan farligt befolkade omloppsbanor.

Forskare har varnat för att den snabba utvecklingen av megakonstellationer riskerar flera "allmännas tragedier", inklusive markbaserad astronomi, jordens omloppsbana och jordens övre atmosfär.

Metoder för att ta bort rymdskräp

Det finns en växande oro, beskrivet som Kesslers syndrom, att vi kan skapa ett hölje av rymdskräp som kan förhindra mänskliga rymdresor, rymdutforskning och användning av satelliter i vissa delar av jordens omloppsbana. Detta scenario, som vidmakthålls av kollisioner mellan rymdobjekt som skapar allt mer skräp, kan också skada våra globala kommunikations- och navigationssystem.

Det är därför det är viktigt och brådskande att utveckla praktisk teknik för borttagning av skräp. Hittills har olika strategier utformats för att lösa problemet med rymdskräp och några har nyligen prioriterats.

Hittills har inte ett enda kretsande föremål återhämtats från rymden framgångsrikt.

Ett av huvudproblemen med att utforma strategier för borttagning av rymdskräp är hur man överför energin mellan skräpet (målet) och chasern under den första kontakten. Det finns två prioriterade tillvägagångssätt och en tredje i utveckling:

• Slagenergiavledningsmetoder försöker minska stötenergin från skräpet. I ett tillvägagångssätt sätter jagarsatelliten ut en harpun för att penetrera rymdskräpet. After the successful shot, the chaser satellite, harpoon and target would become connected by an elastic tether and the chaser would pull the debris to re-enter the atmosphere and burn up together.
• Neutral energy balance includes a magnetic capture method which uses magnetic coils to achieve perfect energy balance between chaser and target. This is a soft docking method which is a preliminary step to some subsequent method of debris disposal.
• Destructive energy absorption aims to destroy small debris targets using a high-powered laser. But the challenge is to develop a laser and battery combination that is powerful but lightweight enough. A laboratory in China has been developing a space-based laser system to be installed on a chaser satellite capable of targeting debris of up to 20cm in size. The Nasa Orion project uses ground-based lasers to destroy small debris.

The first space removal project is scheduled for 2025 and will be led by the ESA. It involves a consortium approach based on a Swiss spinoff company, ClearSpace.

The ClearSpace chaser will rendezvous with the target and capture it using four robotic arms. The chaser and captured launcher will then be de-orbited and burn up in the atmosphere.

High cost and more pollution

A key challenge is the substantial cost associated with these proposed solutions, given the immense scale of the space debris problem. Another important aspect is the potential impact of space-clearing efforts on our planet's atmosphere.

The idea that a growing number of satellites and other objects would be incinerated in the atmosphere as they are removed from space concerns climate scientists. Space debris is pulled downward naturally and burns up in the lower atmosphere, but increasing levels of carbon dioxide are reducing the density of the upper atmosphere, which could diminish its capacity to pull debris back towards Earth.

The combustion of more and more satellites and other space debris (80 tons per year at present) falling either naturally or via the new removal methods will also release decomposition products into the atmosphere.

These will certainly contribute more carbon dioxide and other greenhouse gases. The decomposition of certain materials in satellites is also likely to release chlorofluorocarbon (CFC) gases, which could damage the ozone shield.

One cannot miss the parallels between the space junk problem and waste recycling. Clearly, we need to devise a circular economy strategy for our space waste.

At present the legal responsibility for space debris lies with the country of origin. This seems to militate against future international cooperative programs of space junk removal. + Utforska vidare

Video:How to clear Earth's orbit of space debris

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.