Rakietą w głowę. Nie tylko chińskie spadają, a problem przybierze na sile

SpaceX i jego rakiety Falcon 9 wprowadziły branżę rakietową w świat, w którym główne człony rakiet zdolne są nie tylko startować, ale i lądować. Amerykańskie pomysły podchwycili nawet Chińczycy, tworząc prototyp rakiety Zhuque-3 podobnej do Falcona 9. SpaceX nie spoczywa na laurach. Kolejna rakieta - Starship, wciąż testowana, pozwala już na lądowanie zarówno głównego członu, jak i części towarowo-załogowej.

Taka przyszłość rakiet wielokrotnego użytku wygląda pięknie, ale to wciąż przyszłość - nawet Falcon 9 nie jest rakietą w pełni zdolną do ponownego lotu, bo jej drugi człon napędowy jest używany tylko raz i ulega (najczęściej) zniszczeniu w atmosferze po wyniesieniu ładunku na orbitę. Poza tym nawet prężne SpaceX w 2024 r. zdołało obsłużyć tylko (i aż) połowę ze wszystkich 261 startów rakiet na świecie. To oznacza, że drugie tyle startów odbywało się wciąż w tradycyjny sposób. Tak jak czynimy to od końca lat 50. XX wieku, rakietami używanymi w całości tylko raz.

Ich fragmenty stają się zagrożeniem nie tylko, gdy pozostaną na orbicie, ale także, gdy spadając, dotrą do powierzchni Ziemi. I to nawet po udanym starcie. W tym kontekście najczęściej mowa o chińskich rakietach Długi Marsz. Od lat emocje budzą zdjęcia osmalonych odłamków, ogromnych fragmentów poszycia tych rakiet, które spadły na tereny zamieszkane. Tak było po starcie rakiety Długi Marsz 5A w czerwcu ubiegłego roku, rakiety Długi Marsz 6A w listopadzie, a nawet kilka dni temu, 23 stycznia 2025 r., gdy w pobliżu domów w prowincji Guihzou spadł dolny człon rakiety Długi Marsz 3B po tym, jak kilka minut wcześniej wystrzelono z jej pomocą satelitę na orbitę geostacjonarną. A to tylko kilka przykładów.

Obejrzyj w

Laik może stworzyć sobie w głowie obraz siermiężnej chińskiej technologii, owocującej niebezpiecznymi rakietami, których lotu nie da się kontrolować. W przeciwieństwie do technologii Zachodu, gdzie mamy SpaceX czy NASA. Spadające chińskie rakiety nie są jednak wyjątkiem. Jedynie potwierdzają regułę, że lot w kosmos nie kończy się tylko w kosmosie. Według The Aerospace Corporation obecnie każdego roku na Ziemię spada od 200 do 400 kosmicznych śmieci, które są na tyle duże, że daje się je śledzić. To nie tylko fragmenty deorbitowanych satelitów, ale też rakiet wystrzeliwanych z kosmodromów na całym świecie.

Jak szybko wykorzystana rakieta spada na Ziemię? Nie zawsze ulegnie zniszczeniu

Czas spadania zależy od tego, jak wysoki pułap zdołał osiągnąć konkretny człon rakiety po starcie. Zwykle dolne człony rakiet, w tym rakiety pomocnicze, które zapewniają ciąg w pierwszej fazie lotu i pozwalają pokonać szybko rosnące do pewnego momentu tarcie atmosferyczne, nie wchodzą na orbitę. Po wykorzystaniu (następuje to na wysokości 50 do 100 km) spadają w ciągu kilku-kilkunastu minut. Podobnie szybko na Ziemię powraca dolny, odzyskiwalny człon rakiety Falcon 9. 

Główny człon rakiety po starcie może zakończyć lot w taki sposób... (fot: SpaceX)

...ale też w taki. (fot: Chinanews.com)

Kolejne człony napędowe wraz z ładunkiem docierają wyżej na orbitę, przez co ich spadek może wydłużyć się do wielu godzin i dni (z wysokości około 80-120 km), miesięcy (150 do 300 km), a nawet całych dekad i stuleci (300-800 km). Te znajdujące się na orbicie w odległości wielu tysięcy kilometrów od Ziemi mogą tam pozostać tysiące lat i dłużej. To dlatego w przypadku rakiet, które wynoszą obiekty na orbity ponad 2000 km, górne człony zamiast ich deorbitacji są wprowadzane na przypisaną orbitę cmentarzysko, gdzie pozostaną praktycznie na zawsze.

Problem stanowią górne człony tych rakiet, które wynoszą satelity na orbity LEO (poniżej 2000 km, a najczęściej poniżej 1000 km), a tych jest dziś najwięcej. Spadające ich fragmenty ulegają zniszczeniu zanim dotrą do powierzchni Ziemi i są nawet w tym celu kierowane na odpowiednią trajektorię powrotną, ale czasem są na tyle duże, by przetrwać spadek.

Jak chronimy się przed spadającymi członami rakiet?

Dolny człon rakiety, która nie ląduje sama, a przynajmniej jego fragmenty na pewno spadną na Ziemię. Istotne jest to, by spadły w dobrze określonym miejscu, najlepiej z dala od zamieszkałych rejonów. Dlatego kosmodromy buduje się w miejscach, w okolicy których znajduje się albo ocean (Centrum Kennedy’ego, StarBase, Kourou, Plesieck, Wostoczny, Vanderberg), albo teren stepowy czy pustynny (Bajkonur).

Dla rakiet startujących ze wschodniego wybrzeża USA główne człony napędowe wodowane są po starcie w północnym Oceanie Atlantyckim, podobnie jak dla europejskich rakiet Ariane, choć w tym przypadku miejsce jest nieco inne (okolice zachodniego wybrzeża Afryki, a dopalacze spadają już w pobliżu wybrzeża Ameryki Południowej). Dolne człony rakiet startujących z Indii spadają z kolei do Oceanu Indyjskiego, a startujące z bazy lotniczej Vandenberg w Kalifornii do pobliskiego Pacyfiku. Taki spadek można przewidzieć, a zarazem wydać szczegółowe ostrzeżenia dla osób przebywających w okolicy spodziewanego upadku rakiety (nie mówiąc już o opróżnieniu bezpośredniego otoczenia kosmodromu), przekierować lub wstrzymać loty samolotów, rejsy statków.

Alert wydany przez Filipińską Agencję Kosmiczną dotyczący spadających fragmentów rakiety Długi Marsz 3B wystrzelonej z kosmodromu Xichang 3 grudnia 2024 r. (fot: PSA)

Górny człon rakiety wykonuje zwykle co najmniej kilka obiegów Ziemi, dlatego miejsce, gdzie spadnie, może być odległe od miejsca startu, ale może być on skierowany tak, by spadł w określonej lokalizacji (np. tzw. okolice punktu Nemo na południowym Pacyfiku, czyli cmentarzysko satelitów). By deorbitacja przebiegła w sposób kontrolowany, rakieta wykorzystuje silniki, które można ponownie uruchomić na orbicie, i elementy konstrukcyjne jak stateczniki.

Wizualnym i radarowym śledzeniem fragmentów rakiet na orbicie w skali globalnej (czyli także dla chińskich szczątków) zajmują się oddziały agencji NASA, ESA, a także SSN (The United States Space Surveillance Network) i EU SST (Space Surveillance and Tracking). Ogłoszenia o spadających fragmentach w USA wydaje FAA (Federal Aviation Administration), a w innych krajach instytucje rządowe, które współpracują także z tymi wyżej wymienionymi. Istnieją wytyczne ONZ dotyczące kontroli wynoszonych na orbitę obiektów i wykorzystywanych w tym celu rakiet, ale są one bardzo ogólnikowe i nie proponują konkretnych działań.

Co z chińskimi rakietami? Dlaczego są niebezpieczne?

Chiny, w przeciwieństwie do innych państw, nie przywiązują dużej wagi do śledzenia trajektorii wykorzystanych członów rakiet, nawet tych głównych. Dlatego te najczęściej spadają w niekontrolowany sposób i niejednokrotnie w rejonach zamieszkanych. Tworzą tym samym większe zagrożenie dla ludzi niż startujące rakiety z innych państw. Te najczęściej kończą lot w zbiorniku wodnym lub rozbijają się na pustyni. CNSA wydaje czasem ostrzeżenia o potencjalnym niebezpieczeństwie w zagrożonej strefie na terenie kraju (kosmodromy Jiuquan, Taiyuan, Xichang znajdują się daleko od oceanu), ale pojawiają się one zbyt późno, by reakcja mieszkańców miała większy sens. Gdy istnieje ryzyko, że fragmenty rakiety spadną poza terenem Chin, takie ostrzeżenia są nawet pomijane.

Problem z chińskimi rakietami ma też inną naturę. W przypadku rakiet Długi Marsz 5B, które wykorzystano podczas budowy stacji Tiangong, a dziś używa się do wymiany jej załogi i dostaw zaopatrzenia, ich główne człony wchodzą na orbitę wokółziemską. Najwcześniej po kilku dniach w niekontrolowany sposób spadają na Ziemię. To dodatkowo utrudnia dokładne określenie miejsca potencjalnego ich rozbicia się, a duża masa fragmentów tych rakiet czyni je szczególnie niebezpiecznymi. W maju 2020 r. na wioski na Wybrzeżu Kości Słoniowej spadły ważące 18 ton części rakiety Długi Marsz 5B, w tym 12-metrowej długości rura.

Obejrzyj w

Startów będzie coraz więcej, ale zagrożenie kryje się też w przeszłości

Od początku ery eksploracji kosmosu, czyli 1957 r., miało miejsce około 6900 udanych startów rakiet. Ich roczna liczba znacząco wzrosła po roku 2020, ale też dopiero wtedy osiągnęła poziom jak w latach 1965-1990. Wtedy to Związek Radziecki miał na koncie najwięcej startów rakiet. Dziś USA jest niekwestionowanym liderem branży kosmicznej. Jedynym państwem, które może z nimi konkurować, są dziś Chiny, choć styczniowe statystyki startowe nie dają im w 2025 r. wielkich szans. Dominacja USA to zasługa przede wszystkim SpaceX i rakiet Falcon 9. Europa nigdy nie miała dużej liczby startów rakiet na koncie, a teraz, ze względu na opóźnienia projektu Ariane 6, jest jeszcze bardziej w tyle.

Liczba startów rakiet będzie rosła z roku na rok, ale też coraz więcej rakiet, które są jednorazowego użytku, da się skierować w stronę atmosfery w sposób kontrolowany (trend wzrostowy obserwujemy od 2008 r.). Chiny prawdopodobnie jeszcze długo nie będą przykładały wagi do spadających na Ziemię fragmentów swoich rakiet, choć widać światełko w tunelu (wpis na x.com powyżej). Jednak nie tylko ich postawa jest problemem, bo zagrożenie czai się także w przeszłości. Na orbicie znajduje się wciąż duża liczba nieaktywnych górnych członów radzieckich rakiet - Sojuz, Proton, Mołnia, Zenit, Cyklon - które jeszcze nie spadły lub uległy zniszczeniu w atmosferze, ale może tak się stać w kolejnych latach czy dekadach.

W początkach eksploracji kosmosu nie przykładano wagi do kontrolowanej deorbitacji, a nawet śledzenia pozostawionych w kosmosie obiektów. Dotyczyło to nie tylko Związku Radzieckiego, ale i USA. Jednakże to Rosja jako spadkobierca ZSRR odpowiada dziś za największe zaśmiecenie otoczenia Ziemi. A to ze względu na liczbę pozostawionych kiedyś w kosmosie członów rakiet, ale i orbity, na których te kosmiczne śmieci mogą pozostawać przez wiele dekad. 

Masywne relikty Zimnej Wojny wciąż są zagrożeniem nie do zbagatelizowania. Na razie ludziom dopisuje szczęście, nieliczne udokumentowane sytuacje, gdy fragment jakiejkolwiek rakiety wyrządził szkodę człowiekowi, ograniczały się do drobnych ran. Brak za to doniesień, by spadające szczątki rakiety kogoś zabiły. Pod tym względem mamy duże szczęście. Wedle wyliczeń, które w 2022 r. opublikowano w Nature Astronomy, prawdopodobieństwo śmiertelnego wypadku (1500 przypadków deorbitacji, przy czym 70 proc. niekontrolowanych) w latach 1992-2022 wynosiło aż 14 proc. W kolejnej dekadzie, czyli trzy razy krótszym przedziale czasu, przy 651 członach rakiet wciąż na orbicie z perygeum poniżej 600 km, oszacowano je na 10 proc.