Broeikasgassen veranderen niet alleen het klimaat op Aarde, maar ook de ruimte om ons heen. Amerikaanse onderzoekers hebben ontdekt dat de thermosfeer – een hoge luchtlaag waarin de meeste satellieten zich bevinden – krimpt door de extra CO2 in de atmosfeer. Ruimtepuin blijft daarom langer in een baan om de Aarde. Dit verhoogt de kans op botsingen en desastreuze kettingreacties.
Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) berekenden dat we tegen het einde van de 21ste eeuw veel minder plek hebben voor satellieten in onze dampkring. De veilige zone krimpt zoals het er nu uitziet met 50 tot 66 procent. “We hebben dit volledig aan onszelf te danken. Een eeuw broeikasgassen uitstoten drukt een groot stempel op het gebruik van satellieten in de komende honderd jaar”, zegt wetenschapper Richard Linares van MIT.
Botsingen in de thermosfeer
Volgens hoofdonderzoeker William Parker is de situatie zorgwekkend. “De bovenste laag van de atmosfeer verkeert in een kwetsbare toestand. Tegelijkertijd worden er steeds meer satellieten gelanceerd, vooral voor breedbandinternet. Als we dit niet goed regelen en onze uitstoot niet verminderen, wordt de ruimte te druk en neemt het risico op botsingen toe.”
De thermosfeer is de luchtlaag in de dampkring tussen de mesosfeer en de exosfeer. Deze laag begint op een hoogte van zo’n 80 kilometer en loopt door tot ongeveer 600 kilometer. Van nature verandert de dikte van de thermosfeer onder invloed van de zonnecyclus. Elke elf jaar is het weer raak: tijdens periodes met weinig zonneactiviteit koelt de laag af en krimpt hij. Een paar jaar later zet de thermosfeer weer uit. Maar wetenschappers ontdekten in de jaren negentig dat broeikasgassen dit effect versterken. In de onderste atmosfeer houden deze deeltjes de warmte vast en hogerop koelen ze de lucht juist af. Op deze manier wordt de thermosfeer steeds een beetje dunner.
De lucht valt naar beneden
Een analyse van metingen die de afgelopen tien jaar zijn gedaan, bevestigt dit. “De lucht valt letterlijk naar beneden. Langzaam maar zeker, over tientallen jaren, zien we het gebeuren”, vertelt Parker. “Opvallend is dat de luchtweerstand waar onze satellieten mee te maken hebben, structureel is veranderd.” Op dit moment draaien er ruim 10.000 satellieten in een lage baan om de Aarde, tot 2000 kilometer hoogte. Ze maken internet, communicatie en navigatie mogelijk. Maar de laatste jaren zijn er zoveel satellieten bijgekomen dat de kans op botsingen steeds groter wordt. Regelmatig moeten satellieten van koers veranderen om ongelukken te voorkomen.
Minder ruimte voor satellieten
De onderzoekers bootsten verschillende uitstootscenario’s na en berekenden hoeveel satellieten veilig in hun baan kunnen blijven. “We passen een idee uit de ecologie toe: de draagkracht van een omgeving. Alleen berekenen wij hoeveel satellieten op een bepaalde hoogte samen kunnen bestaan zonder gevaarlijke situaties te creëren”, legt Parker uit.
Uit de simulaties blijkt dat wanneer de broeikasgasuitstoot stijgt, de hoeveelheid veilige ruimte voor satellieten flink daalt. De satellietcapaciteit op hoogten tussen 200 en 1000 kilometer dreigt tegen het einde van deze eeuw met 50 tot 66 procent af te nemen. De wetenschappers waarschuwen voor een doemscenario: als er te veel satellieten op een te kleine bandbreedte cirkelen, dan moeten we vrezen voor een kettingreactie waarbij vele satellieten op elkaar botsen. Als zoiets gebeurt, is het daarna onmogelijk om in dat gebied nog veilig satellieten te laten draaien.
Sommige delen van de ruimte zijn nu al overvol, vooral door ‘megaconstellaties’ zoals de ruimtevloot van SpaceX, Starlink. “We laten in onze studie zien dat klimaatverandering ervoor zorgt dat er straks minder ruimte is in de dampkring”, waarschuwt Linares. “We zijn afhankelijk van de atmosfeer voor het opruimen van ruimtepuin. Maar als de atmosfeer verandert, verandert de manier waarop dat gebeurt ook”, maakt Parker duidelijk. “De uitstoot van extra broeikasgassen leidt tot meer en langer rondzwevend puin. We zullen onze emissie dus moeten verlagen. Dat is de enige manier om de ruimte veilig te kunnen blijven gebruiken.”
