פסולת חלל

פסולת חלל הם עצמים הנעים במסלול סביב כדור הארץ, אשר נוצרו על ידי בני אנוש ואשר אינם מביאים עוד תועלת לאיש. פסולת החלל מגוונת מאוד בהרכבה: שלבי משגרי לוויינים וחלליות, לוויינים שפסקו מלפעול, רסיסי צבע, אבק, חלקי מנועי משגרים, נוזלי קירור ופסולת נוספת.

פסולת חלל הפכה למטרד גדל והולך בסוף המאה ה-20, זאת היות שהתנגשות בין פסולת חלל וכלי רכב חלליים עלולה לגרום לנזק כבד לכלי הרכב החללי ואף ליצור פסולת חלל נוספת במהלך ההתנגשות, תופעה הידועה בשם סינדרום קסלר על שם דונלד קסלר שהיה בין החוקרים הראשונים בנושא. חלק מכלי הרכב החלליים, דוגמת תחנת החלל הבינלאומית מכוסים בשכבת מגן מיוחדת להגנה מפני התנגשות עם פסולת חלל. אסטרונאוטים המבצעים פעילות חוץ רכבית אף הם חשופים לסכנות פגיעת פסולת חלל.

מאז העשור השני של המאה ה-21, עם ההוזלה של תחום הלוויינות, שיגור מערכי לוויינים נעשה יותר רלוונטי ותכוף, דבר שמעלה יותר את הסיכונים מפסולת חלל, עקב ריבוי לוויינים.

היסטוריה

בשנת 1958 שיגרה ארצות הברית לחלל את הלוויין ואנגארד 1, נכון לחודש אוגוסט 2007, לוויין זה הוא פיסת פסולת החלל המזוהה הישנה ביותר, אשר נותרה עדיין במסלול סביב כדור הארץ. אירועי פיצוצים בחלל הנגרמים למשל בחלקי משגרים ובהם שיירי דלק נפיץ, תורמים לפסולת החלל במידה רבה. כ-100 טון של רסיסים אשר התפזרו במהלך כ-200 אירועי פיצוצים, עדיין מרחפים במסלול סביב כדור הארץ. פסולת החלל מרוכזת ברובה במסלול נמוך (עד למרחק של 2,000 ק"מ) סביב כדור הארץ, אף שיש פסולת חלל גם במסלול גאוסטציונרי, במרחק 35,786 ק"מ מעל פני הים מול קו המשווה.

בין הפריטים המעניינים יותר בפסולת החלל סביב כדור הארץ נמצאו: כפפה שאבדה לאסטרונאוט אדוארד היגינס וייט אשר היה האסטרונאוט האמריקני הראשון "להלך בחלל", שתי מצלמות (האחת אבדה לאסטרונאוט מייקל קולינס סמוך לחללית ג'מיני 10 והשנייה לאסטרונאוטית סוניטה ויליאמס במהלך משימת STS-116), שקיות אשפה שנזרקו על ידי קוסמונאוטים מתוך תחנת החלל מיר במהלך 15 שנות קיומה, מפתח ברגים ומברשת שיניים. רוב הפריטים הללו שבו ונכנסו לאטמוספירת כדור הארץ, שבועות לאחר שאבדו בחלל, זאת בגלל מסלולם וגודלם הזעיר. פריטים מעין אלה אינם מהווים חלק משמעותי מפסולת החלל.

תרגיל התחמקות ראשון מהתנגשות עם פסולת חלל בוצע על ידי מעבורת החלל דיסקברי במשימה STS-48, זאת כדי להימנע מהתנגשות עם שרידי הלוויין הסובייטי קוסמוס 955. בשנת 2006 חלפו שרידי לוויין רוסי ששבו ונכנסו לאטמוספירה, במרחק מסוכן ממטוס איירבוס מאמריקה הלטינית ועליו 270 נוסעים בטיסה מעל האוקיינוס השקט. זהו אזור מועדף להשבת לוויינים לאטמוספירה, בית קברות לחלליות, בגלל היותו ריק יחסית מאוכלוסייה.

אירועים בולטים ביצירת פסולת חלל

נכון ל-2017, כ-1/3 מכל הפסולת החללית המקוטלגת ונמצאת תחת מעקב נובעת מ-10 אירועי התנגשות והתפרקות של לוויינים:
 האירוע הבולט ביותר ביצירת פסולת חלל היה ניסוי סיני בטיל נגד לוויינים, ב-11 בינואר 2007. על פי הערכות הניסוי הותיר יותר מ-2300 רסיסי פסולת אשר ניתן לעקוב אחריהם, יותר מ-35,000 חלקיקים שגודלם מעל סנטימטר בודד, ויותר ממיליון חלקיקים שגודלם מעל מילימטר בודד. נזקיו של אירוע זה גדולים מניסויים אחרים בטילים נגד לוויינים כיוון שהפסולת נמצאת במסלול מרוחק יותר ועל פי חישובים, זמן דעיכת המסלול של פסולת זו הוא 35 שנה ויותר. בחודש יוני 2007 נאלצה נאס"א להסיט ממסלולו לוויין בחלל כדי שלא יכנס לשדה הפסולת. נכון לאפריל 2016, נשארו 2880 חלקים מקוטלגים מאירוע זה.
אירוע בסדר גודל דומה אירע ב-19 בפברואר 2007 כאשר שלב של משגר רוסי Briz-M התפוצץ בעודו במסלול בחלל, מעל אוסטרליה. המשגר שוגר לחלל ב-28 בפברואר 2006 ונשא לוויין תקשורת, אולם עקב תקלה לא נוצל מלוא הדלק שהיה בו. את הפיצוץ צילמו מספר אסטרונומים, אולם בגלל מסלולו הייחודי היה קושי בהערכת גודל ענן הפסולת. אף שכמות פסולת החלל מאירוע זה דומה לפסולת שנותרה מן הניסוי הסיני, פסולת זו נמצאת במסלול נמוך יותר לכדור הארץ ורובה תכנס לאטמוספירה בתוך זמן קצר יחסית. נכון ל-21 בפברואר 2007 זוהו למעלה מ-1,000 עצמים מאירוע זה.
ב-20 בפברואר 2008 יירט הצי האמריקני מספינת המלחמה "אגם ארי" ליד חופי הוואי לוויין ביון שהועלה  כשנה לפני כן לחלל ואולם הקשר עמו נותק והוא עמד להתרסק על מכל ההידרזין שלו בתחילת מארס של אותה שנה. הטיל פגע בלוויין USA 193 ופוצץ אותו. המומחים חלוקים בדעתם כמה מהשברים יישרדו זמן רב ויפריעו ללוויינים אחרים. יש הנוקטים אף בנתון של אלפי שברים - כ-25% ממסת הלוויין. עם זאת הפיצוץ היה בגובה נמוך יחסית, כ-230 ק"מ וייתכן שבשל כך מרבית השברים עשויים להישרף באטמוספירה.
ב-19 בנובמבר 2008 בעת שהאסטרונאוטית היידי סטפנישין פייפר שהתה בהליכת חלל מחוץ לתחנת החלל הבינלאומית במסגרת עבודות תיקון ואחזקה, ריחף תרמיל הכלים שלה, שלא נקשר כהלכה, והתרחק לאטו לחלל. היה זה העצם הגדול ביותר שאבד עד לאותה עת במהלך הליכת חלל.
התנגשות הלוויינים אירידיום 33 וקוסמוס 2251 שאירעה ב-10 בפברואר 2009, היא האירוע הראשון שבו התנגשו שני לוויינים במסלוליהם סביב כדור הארץ. האירוע יצר כמות רבה ביותר של פסולת חלל, ומתוכם 1668 חלקיקים מקוטלגים. נכון לאפריל 2016, נשארו 1141 חלקים במסלול.
 ב-15 בנובמבר 2021, ביצעה רוסיה ניסוי של נשק נגד לוויינים, השמידה את הלוויין Cosmos 1408 ויצרה למעלה מ-1500 חלקים של זבל חללי. הענן הנוצר עבר במסלול קרוב לתחנת החלל הבינלאומית, והאסטרונאוטים בתחנה נאלצו להיכנס למרחב המוגן בשביל שמירה על ביטחונם.
 ב-4 במרץ 2022 אושר שפסולת חלל פגעה בקרקע של הירח לראשונה אי פעם. פסולת החלל הייתה ככל הנראה בטיל סיני בשם Long March 3C.

אמצעי מנע

מספר אמצעים הוצעו בעבר כדי למנוע יצירת פסולת חלל נוספת. הפסיבציה של השלבים האחרונים של משגרי לוויינים וחלליות על ידי השחרור של שיירי נוזלים, נועדה להפחית את הסכנה של התפוצצות המכל תוך כדי היותו במסלול סביב כדור הארץ ובכך לשגר אלפי רסיסים לחלל.

הוצאת לוויינים ממסלולם והכנסתם לצורך שריפתם באטמוספירה של כדור הארץ, תפחית אף היא את כמות הפסולת בחלל. ניתן להשיג מטרה זו על ידי הוספת רסן אלקטרו-דינמי ללוויין, אשר מתגלגל לחלל ומאיט את כלי הרכב החללי. במקרים שבהם השבת הלוויין לאטמוספירה תצריך דלק רב מזה הנמצא בלוויין, ניתן להנחות את הלוויין למסלול שבו גרר אטמוספירי יגרום ללוויין לצאת ממסלולו בתוך שנים ספורות.

לוויינים הנמצאים במסלול הרחוק מכדור הארץ מכדי שניתן יהיה להשיבם לאטמוספירה, דוגמת אלה החגים בטבעת הגאוסטטית, ניתן להביאם ל"בית קברות חללי", אזור שבו נמצאים הלוויינים שאינם פעילים עוד.

הועלו אף הצעות באשר לשיטות "לטאטא" את פסולת החלל חזרה לתוך האטמוספירה של כדור הארץ, כולל גוררי זבל, מטאטאי לייזר המאיידים רסיסי זבל או דוחפים אותם למסלולים הדועכים במהירות, או גושים גדולים של ארוג'ל היכולים לספוג לתוכם רסיסים הפוגעים בהם ולבסוף נופלים לאטמוספירה ונשרפים. אולם עד היום רוב המאמצים להתמודדות עם פסולת חלל הושקעו באמצעי זהירות למניעת התנגשות ומניעת היווצרות פסולת נוספת.

בדצמבר 2019, הוכרז על ידי רשות החלל האירופית כי בשנת 2025 ישוגר לחלל לוויין מיוחד שתפקידו יהיה לנקות פסולת חלל. לפי התיאור הכללי, מדובר בלוויין עם זרועות רובוטיות ארוכות במיוחד שיוכל לשוטט בחלל ולתפוס איתו כמה שיותר פסולת. לאחר מכן, הלוויין עתיד לצלול חזרה לאטמוספירת כדור הארץ ולהישרף ביחד עם הפסולת שאסף.

מדידות פסולת חלל 

הפיקוד האסטרטגי של ארצות הברית מחזיק בקטלוג הגופים הנעים מסביב לכדור הארץ המכיל כ-20,000 פריטים, מתוכם קרוב ל-1,300 הן חלליות שלמות ומתוכן כ-800 הן חלליות פעילות. מטרת המעקב אחר פריטי פסולת אלה היא בחלקה כדי שלא לבלבל בינה לבין טילים בליסטיים. המידע על הפסולת נאסף ממספר תחנות רדאר קרקעיות וטלסקופים וכן מטלסקופ הנמצא בחלל. למרות זאת, רוב חלקי הפסולת המרחפים בחלל עדיין לא מופו. קיימים למעלה מ-600,000 עצמים אשר גודלם למעלה מסנטימטר.

מקור נוסף למידע על פסולת חלל הוא טלסקופ פסולת חלל ESA העוקב אחר כ-10,000 עצמים שגודלם למעלה מ-10 ס"מ. גם רדאר מערך מופע "Cobra Dane" האמריקני, הוא מקור למידע על פסולת חלל.

לוויינים המוחזרים בשלמותם לכדור הארץ מספקים אף הם מקור למידע על פסולת חלל, במיוחדת פסולת בגודל זעיר ביותר. כך למשל הלוויין LDEF אשר שוגר למסלולו על ידי מעבורת החלל צ'לנג'ר במשימה STS-41-C והוחזר לכדור הארץ במעבורת החלל קולומביה במשימה STS-32 לאחר ששהה בחלל 68 חודשים. בדיקה מדוקדקת של חלקו החיצוני של הלוויין איפשר ניתוח על מאפייני הפגיעות של פסולת חלל בלוויין בעת מעופו. מידע דומה נאסף מלוויינים אחרים ששוגרו ואחר כך נאספו והוחזרו לכדור הארץ.

מיזמי ניקוי 
מבחינה טכנולוגית ניקוי של פסולת חלל הוא נושא מורכב ביותר, והקשיים השונים גרמו לכך שבמשך שנים רבות לא ניתן היה לבצע ניקוי כלל, אלא רק לתכנן מיזמים תאורטים בלבד. החל משנות ה-70 בחנה נאס"א פתרונות אפשריים, החל מהתרחיש האופטימי בו גוררים פסולת חלל לכדור הארץ לשימוש חוזר, ועד תרחישים אחרים בהם הפסולת מושמדת בדרכים שונות.

בנובמבר 2020 חתמה סוכנות החלל האירופית על חוזה עם חברת ClearSpace למבצע ניקוי אלמנט פסולת חלל, וזו הייתה הפעם הראשונה בה הוחלט להשיק ניסיון כזה בפועל. במסגרת החוזה, על סך 104 מיליון דולר, התחייבה ClearSpace לפתח חללית במשקל 500 קילוגרם ובעלת 4 זרועות רובוטיות, ולהשיק מבצע, שמתוכנן לשנת 2025, ללכידת החלק העליון של VESPA, חלק ממערכת להצבת לוויינים ששיגרה סוכנות החלל האירופית בשנת 2013. לאחר הלכידה המבצע מתוכנן להסתיים בגרירתם של שני כלי הטיס לאטמוספירה ושריפתם באופן מבוקר.

ראו גם
אתיקת חלל
דעיכת מסלול לווייני
אפקט קסלר

קישורים חיצוניים

 משרד תוכנית פסולת חלל של נאס"א
 
 
 
Space debris 2017 - a journey to Earth סרט קצר באתר ה-esa
  - טריילר של סרט המתאר תרחיש דיסטופי של אפקט קסלר
 
 stuffin.space - מבט בזמן אמת על הלוויינים ופסולת החלל המקיפים את כדור הארץ
 https://www.hayadan.org.il/space-junk-a-recycling-station-could-be-cleaning-up-in-earth-orbit-by-2050-0708198

הערות שוליים

האדם בחלל
לוויינים
פסולת