Jak zwracają uwagę eksperci z University of Surrey, za każdym razem, gdy wystrzeliwana jest rakieta, tracone są tony cennych materiałów, a do atmosfery uwalniane są ogromne ilości gazów cieplarnianych oraz substancji zubożających warstwę ozonową.

W publikacji, która ukazała się w piśmie „Chem Circularity” omawiają, w jaki sposób zasady ograniczania, ponownego użycia i recyklingu można zastosować do satelitów i statków kosmicznych. Mówią o całym cyklu - od etapu projektowania i produkcji, aż po naprawy na orbicie i zmianę przeznaczenia po zakończeniu eksploatacji.

„Wraz z przyspieszeniem aktywności kosmicznej – od megakonstelacji satelitów po przyszłe misje na Księżyc i Marsa – musimy zadbać o to, by eksploracja nie powielała błędów popełnionych na Ziemi” – podkreśla jeden z głównych autorów pracy Jin Xuan, cytowany w informacji prasowej. - „Prawdziwie zrównoważona przyszłość w kosmosie zaczyna się od współdziałania technologii, materiałów i systemów”.

Badacze wyjaśniają, że poza wpływem na środowisko związanym z wystrzeliwaniem statków kosmicznych, jeszcze więcej materiałów przepada w momencie wycofywania statków i satelitów z eksploatacji.

To wynik tego, że rzadko poddaje się je recyklingowi lub adaptuje do nowych zadań.

Na przykład większość satelitów trafia na tzw. orbity cmentarne lub kończy jako kosmiczne śmieci, które mogą zakłócać funkcjonowanie innych obiektów.

„Naszą motywacją było przeniesienie dyskusji o obiegu zamkniętym do sektora kosmicznego, gdzie powinna się ona toczyć już od dawna. Myślenie w duchu gospodarki cyrkularnej zmienia podejście do materiałów i produkcji na Ziemi, ale rzadko znajduje zastosowanie w przypadku satelitów, rakiet czy kosmicznych habitatów” – mówi prof. Xuan.

Zdaniem ekspertów, budowanie kosmicznej gospodarki o obiegu zamkniętym zaczyna się od zastosowania zasady 3R – redukcji, ponownego użycia i recyklingu (ang. reduce, reuse, recycle).

Aby ograniczyć ilość odpadów, sektor kosmiczny powinien zwiększyć trwałość i naprawialność statków kosmicznych oraz satelitów. Z kolei aby zmniejszyć liczbę koniecznych startów, stacje kosmiczne powinny zostać wykorzystane do tankowania i naprawy statków lub produkcji komponentów satelitarnych.

Eksperci twierdzą, że aby umożliwić ponowne wykorzystanie lub recykling statków i stacji kosmicznych, sektor powinien inwestować w systemy miękkiego lądowania, takie jak spadochrony i poduszki powietrzne.

Zauważają jednak, że ponieważ statki i satelity często ulegają znacznemu zużyciu z powodu surowych warunków panujących w kosmosie, wszelkie komponenty przeznaczone do ponownego użycia musiałyby przejść rygorystyczne testy bezpieczeństwa.

Autorzy apelują również o podjęcie działań mających na celu odzyskiwanie szczątków orbitalnych – na przykład za pomocą sieci lub robotycznych ramion. Dzięki temu zawarte w nich materiały mogłyby zostać poddane recyklingowi, a ponadto pomogłoby to zapobiegać kolizjom generującym kolejne kosmiczne śmieci.

Zdaniem badaczy analiza danych i technologie cyfrowe – w tym systemy sztucznej inteligencji – będą niezbędne do opracowania bardziej zrównoważonych praktyk kosmicznych. Na przykład analiza danych generowanych przez statki kosmiczne mogłaby usprawnić procesy projektowania i pomóc zminimalizować ilość odpadów. Co więcej, modele symulacyjne mogłyby ograniczyć konieczność przeprowadzania drogich i zasobochłonnych testów fizycznych, a systemy SI mogłyby chronić statki i satelity przed zderzeniami ze orbitalnymi odpadami.

Ponieważ stworzenie kosmicznej gospodarki o obiegu zamkniętym stanowiłoby fundamentalną zmianę w sposobie funkcjonowania sektora kosmicznego, co oznacza, że konieczne będzie rozpatrywanie jednocześnie całego systemu, zamiast skupiania się na poszczególnych elementach i procesach.

„Potrzebujemy innowacji na każdym poziomie: od materiałów, które można ponownie wykorzystać lub przetworzyć na orbicie, przez modułowe statki kosmiczne, które da się modernizować zamiast wyrzucać, aż po systemy danych monitorujące proces starzenia się sprzętu w kosmosie” – mówi prof. Xuan.

„Jednak równie ważna jest współpraca międzynarodowa i ramy prawne zachęcające do ponownego wykorzystania i odzysku zasobów poza Ziemią. Kolejna faza polega na połączeniu chemii, inżynierii i zarządzania, by uczynić zrównoważony rozwój domyślnym modelem dla sektora kosmicznego” – podkreśla.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/