Proportioner i omloppsbana

Står man en mörk och klar kväll och tittar upp mot himlen ser man ganska snart någon ljuspunkt som rör sig. Om det inte är ett flygplan är det en satellit man står och tittar på. Rätt snart börjar man undra hur många satelliter det egentligen finns där ute. Finns det ”döda” satelliter som fortfarande är i omloppsbana? Kan rymden bli full med skrot?

På den sista frågan kan vi direkt svara ”Nej!” Om vi går tillbaka till första avsnittet om proportioner kan vi konstatera att det finns rejält med utrymme bara i vårt solsystem om vi så sänder ut allt vi bara orkar och hinner. Om vi med frågan däremot avser om det finns risk för att det blir så trångt att satelliter kan kollidera blir svaret ett annat.

De satelliter via vilka vi blanda annat sänder TV-signaler ligger knappt 36 000 km över jordytan. På den höjden bör satelliterna för att hållas i sin bana ha en hastighet som gör att de roterar ett varv kring jorden per dygn. Eftersom de ligger ovanför jordens ekvator och färdas i jordens rotationsriktning verkar de relativt jorden stå absolut stilla över samma punkt hela tiden i det som kallas geostationär bana. Detta gör det enkelt att sända och ta emot data via dem. Det är därför parabolantennen inte behöver riktas om innan man vill byta satellit.

Navigationssatelliter finns närmare jorden i det som kallas Medium Earth Orbit, MEO, på en höjd kring 20 000 km över jordens yta. Här finns, liksom i geostationär bana, gott om utrymme. Det område där det är skäl att hålla ett extra öga på när det gäller utrymme är Low Earth Orbit, LEO.

Med Low Earth Orbit avses höjder mellan 160 och 2000 km över jordytan. Om vi begränsar detta området ytterligare och sätter en undre gräns på 350 km över jorden, för inte behöva så mycket energi för att hållas i bana, och en övre gräns i höjd med internationella rymdstationen, ISS, på 450 km över jordytan har vi ett mer överskådligt område att utvärdera. Den yta som bildas på en tänkt sfär med 350 km längre radie än jordens nära 570 miljoner kvadratkilometer. På en höjd av 450 km är ytan över 580 miljoner kvadratkilometer. Delar vi ut omloppsbanor åtskilda av 10 km i höjd däremellan åstadkommer vi en sammanlagd yta på över sex miljarder kvadratkilometer. Då skulle alla kända föremål som kretsar kring jorden ha över 150000 kvadratkilometer yta, nästan halva Finland, att färdas på inom en höjdmarginal på 10 km. På bilder vi ibland ser visa hur trångt det är kring jorden är satelliterna oproportionellt stora. Utrymme finns. Dock går inte alla föremål i samma riktning och det som kretsar kring jorden i LEO håller en hastighet kring 7,8 km/s. Vi har alltså att göra med ett enda stort korsningsområde där hastigheten är betydligt högre än vi är vana att tänka.

Euronews’ video om rymdskrot – uppdaterad 24.11.2017:

En gevärskula som väger 9 g och har en hastighet på 770 m/s fäller en älg. Det som finns i Low Earth Orbit kräver en hastighet kring 7800m/s för att hållas kvar i sin bana. Vi har alltså att göra med en hastighet som är tio gånger så hög som kulan som fällde älgen. Rörelseenergin är proportionell mot kvadraten på hastigheten vilket gör att ett föremål med en massa på 9 g i omloppsbana 400 km över jorden har en energi som är hundra gånger så stor som det som krävs vid älgjakt. Här inser vi att en liten del av en satellit, ett tappat verktyg eller en bit av en raket kan ställa till med mycket otrevligheter.

Den första kollisionen mellan satelliter i bana inträffade 10.2.2009 på en höjd av 776 km. Det var då en amerikansk Iridium-satellit som kolliderade med en rysk Kosmos-satellit. Relativa kollisionshastigheten var 11,7 km/s och kollisionen gav upphov till över 2200 fragment så pass stora att de går att spåra.

Det händer att manskapet på ISS tvingas till säkerhetsåtgärder och att stationens höjd tillfälligt skiftas på grund av kollisionsrisk. En liten bit skrot kan som sagt ställa till med en enorm katastrof. ESA har sammanställt en bra sida med information om ”skräp” i rymden. ESA står också bakom följande video:

Vill du hålla koll på den aktuella situationen är Space-Track.org en god startpunkt. Här får du en översikt över all slags trafik i rymden.