Membersihkan ruang dekat jauh lebih sulit daripada yang terlihat
Masalah polusi ruang menjadi perhatian seluruh komunitas dirgantara. Perkembangan hipotetis semacam itu di orbit rendah Bumi, seperti sindrom Kessler, yang memprediksi pembentukan puing-puing luar angkasa di luar kendali, telah mengguncang bahkan media populer. Jelas bahwa ada kebutuhan untuk penelitian mendasar untuk memahami bahaya apa yang dihadapi bahkan oleh pecahan kecil, dan untuk menghitung berapa banyak kita bersedia membayar untuk membersihkan luar angkasa.
Saat ini, para politisi, ilmuwan, teknisi, dan masyarakat umum sangat menyadari penyebaran puing-puing luar angkasa. Berkat karya fundamental J-K. Liouville dan Nicholas Johnson, diterbitkan pada tahun 2006, kami memahami bahwa tingkat puing kemungkinan akan terus meningkat di masa depan, bahkan jika semua peluncuran dihentikan. Alasan untuk pertumbuhan berkelanjutan ini adalah tabrakan yang diperkirakan akan terjadi antara satelit dan roket yang sudah berada di orbit. Ini menjadi perhatian besar bagi banyak operator satelit, yang terpaksa mengambil tindakan yang tepat untuk melindungi aset mereka.
Beberapa ahli percaya bahwa insiden ini akan menjadi awal dari serangkaian tabrakan yang akan membuat hampir mustahil untuk mengakses orbit rendah Bumi. Fenomena ini, yang pertama kali dijelaskan secara rinci oleh konsultan NASA Donald Kessler, biasa disebut sebagai sindrom Kessler. Namun kenyataannya kemungkinan akan sangat berbeda dari prediksi atau peristiwa serupa yang ditampilkan dalam film fitur "Gravity". Memang, hasil yang dipresentasikan kepada Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) pada konferensi Eropa keenam tentang masalah ini menunjukkan peningkatan puing yang diperkirakan hanya 30 persen selama 200 tahun dengan peluncuran berkelanjutan.
Tabrakan masih akan terjadi, tetapi kenyataannya akan jauh dari skenario bencana yang ditakuti sebagian orang. Pertumbuhan jumlah puing-puing ruang angkasa dapat dikurangi hingga tingkat yang cukup sederhana. Usulan IADC adalah untuk menyebarluaskan dan secara ketat mematuhi pedoman mitigasi sampah antariksa, terutama yang berkaitan dengan netralisasi sumber energi, yang harus dikembangkan sepenuhnya pada akhir penerbangan, dan pembuangan setelah akhir penerbangan. Namun demikian, dari sudut pandang IADC, peningkatan jumlah sampah yang diharapkan, meskipun upaya terus-menerus, masih memerlukan pengenalan langkah-langkah tambahan untuk memerangi faktor risiko yang ada.
Tidak ada perkembangan?
Minat yang signifikan dalam reklamasi lingkungan luar angkasa tercatat sembilan tahun setelah publikasi karya Liouville dan Johnson. Secara khusus, langkah-langkah telah diambil di seluruh dunia untuk mengembangkan metode untuk memindahkan objek dari orbit rendah Bumi. Badan Antariksa Eropa, misalnya, baru-baru ini mengumumkan niatnya untuk mendapatkan dukungan pemerintah untuk peluncuran pesawat ruang angkasa Eropa pada dekade berikutnya. Badan tersebut telah melakukan banyak penelitian untuk menentukan cara yang rasional dan dapat diandalkan untuk mencapai tujuan. Elemen kunci dari perencanaan adalah model komputer dari ruang puing-puing, yang menunjukkan bahwa pertumbuhan puing-puing dapat dicegah dengan menghapus pesawat ruang angkasa atau tahap roket tertentu. Dalam simulasi komputer, objek-objek ini diidentifikasi sebagai yang paling rentan terhadap tabrakan, sehingga setelah dikeluarkan dari orbit, jumlah tabrakan akan berkurang tajam, yang akan mencegah munculnya puing-puing baru sebagai akibat dari hamburan puing-puing.
Hampir sepuluh tahun telah berlalu sejak publikasi karya Liouville dan Johnson, dan mengejutkan bahwa di tingkat internasional atau nasional tidak ada prinsip metodologis yang secara jelas mendefinisikan langkah-langkah untuk menghilangkan konsekuensi polusi ruang dekat Bumi. Tampaknya ada beberapa sikap apatis tentang mengembangkan prosedur pembuangan puing, meskipun ada seruan untuk bertindak. Tapi benarkah demikian?
Faktanya, situasinya tidak sesederhana kelihatannya. Terkait prosedur pemindahan sampah antariksa, ada beberapa pertanyaan mendasar yang masih perlu dijawab. Perhatian khusus adalah isu-isu yang berkaitan dengan kepemilikan, akuntabilitas dan transparansi. Misalnya, banyak teknologi yang ditawarkan untuk menghilangkan puing-puing juga dapat digunakan untuk memindahkan atau menonaktifkan pesawat ruang angkasa yang aktif. Oleh karena itu, orang dapat mengharapkan tuduhan bahwa teknologi ini adalah senjata. Ada juga pertanyaan mengenai biaya program pembuangan sampah yang konsisten. Beberapa teknisi memperkirakannya mencapai puluhan triliun dolar.
Namun, mungkin alasan terpenting kurangnya prinsip metodologis yang memadai terletak pada kenyataan bahwa kita belum tahu bagaimana melakukan reklamasi, yang dalam praktiknya kita maksudkan dengan pemurnian luar angkasa. Tetapi ini tidak berarti bahwa kita tidak tahu teknologi apa yang kita butuhkan.
Algoritma untuk penggunaan satu kali telah dikembangkan secara praktis. Masalah sebenarnya muncul dari tugas yang tampaknya sederhana: menentukan puing-puing yang "benar" untuk dikeluarkan dari orbit. Dan sampai kita bisa menyelesaikan masalah ini, sepertinya kita tidak akan bisa merebut kembali ruang angkasa.
Bermain reruntuhan
Untuk menyadari sifat problematik dalam menyelesaikan tugas yang tampaknya sederhana seperti mengidentifikasi sampah yang akan dibuang, kami menggunakan analogi permainan dengan setumpuk 52 kartu remi biasa. Dalam analogi ini, setiap peta mewakili objek di luar angkasa yang mungkin ingin kita hapus untuk mencegah tabrakan. Setelah kartu dibagikan, kami menempatkan setiap kartu secara individual menghadap ke bawah di atas meja. Tujuan kami sekarang adalah mencoba mengidentifikasi kartu As dan menghapusnya dari tabel, karena kartu ini mewakili satelit atau objek besar lainnya dari puing-puing luar angkasa yang mungkin menjadi peserta dalam tabrakan di beberapa titik di masa depan. Kita dapat mengeluarkan kartu sebanyak yang kita inginkan dari meja, tetapi setiap kali kita mengeluarkan satu kartu, kita harus membayar $10. Selain itu, saat kita menjauh, kita tidak berhak melihat peta (jika satelit dikeluarkan dari orbit, kita tidak bisa mengatakan dengan pasti apa sebenarnya yang bisa menjadi peserta tabrakan). Terakhir, kita harus membayar $100 untuk setiap kartu as yang tersisa di meja, yang mewakili potensi kerugian akibat tabrakan yang melibatkan satelit kita (pada kenyataannya, biaya penggantian satelit bisa berkisar antara $100.000 hingga $2 miliar).
Nah, bagaimana kita bisa mengatasi masalah ini? Di sisi sebaliknya, semua kartunya sama, jadi tidak ada cara untuk mengetahui di mana ace berada, dan satu-satunya cara untuk memastikan kita telah menghapus semua ace adalah dengan menghapus semua kartu dari meja. Dalam contoh kami, ini akan menelan biaya maksimum $520. Di luar angkasa, kita menghadapi masalah yang sama: kita tidak tahu persis objek mana yang mungkin terlibat dalam tabrakan, tetapi terlalu mahal untuk menghapus semuanya, jadi kita harus memilih. Mari kita asumsikan kita telah membuat pilihan: untuk mengeluarkan satu kartu senilai $10, berapa kemungkinan kita telah mengeluarkan sebuah kartu As? Nah, peluang terambilnya kartu As adalah empat habis dibagi 52, dengan kata lain kira-kira 0,08, atau 8 persen. Jadi, peluang terambilnya kartu bukan As adalah 92 persen. Ini adalah kemungkinan bahwa kita menyia-nyiakan $10 kita.
Apa yang terjadi jika kali ini kita mengambil kartu kedua (yang akan dikenakan biaya $10 lagi)? Kemungkinan kartu kedua adalah ace tergantung pada apakah kartu pertama adalah ace. Jika demikian halnya, maka peluang bahwa kartu kedua juga merupakan kartu As adalah tiga dibagi 51 (karena sekarang hanya ada tiga kartu As di tumpukan, yang telah berkurang satu kartu). Jika kartu pertama bukan As, maka peluang kartu kedua adalah As adalah empat dibagi 51 (karena masih ada empat As di dek yang lebih kecil).
Kita dapat menggunakan metode ini untuk menentukan kemungkinan bahwa kita telah menghapus kedua kartu As - kita cukup mengalikan probabilitas untuk menemukan jawabannya: 4/52 kali 3/51, yang memberi kita probabilitas 0,0045 atau 0,45 persen senilai $20 per dua kartu DIHAPUS. Tidak terlalu menggembirakan.
Namun, kita juga dapat menentukan probabilitas mengeluarkan setidaknya satu kartu As. Setelah menggambar dua kartu, ada kemungkinan 15 persen bahwa kita telah berhasil mengeluarkan setidaknya satu kartu As. Ini terdengar lebih menjanjikan, tetapi kemungkinannya juga tidak terlalu bagus sekarang.
Ternyata untuk meningkatkan peluang menggambar setidaknya satu kartu As, kita perlu mengeluarkan lebih dari sembilan kartu (senilai $ 90) atau lebih dari 22 kartu (senilai $ 220) jika kita ingin 90 persen yakin. bahwa kami telah menghapus salah satu kartu As. Bahkan jika kita berhasil, tiga ace masih ada di meja, jadi secara total kita masih harus membayar $520, yang kebetulan adalah jumlah yang sama yang harus kita bayar jika kita telah memilih opsi dengan penghapusan semua kartu.
Permainan sudah berakhir
Kembali dari analogi kita kembali ke lingkungan ruang nyata, situasinya tampak lebih mengkhawatirkan. Saat ini, sekitar 20.000 objek dilacak di orbit menggunakan jaringan stasiun pengamatan ruang angkasa AS, dengan sekitar enam persen dari objek ini berbobot lebih dari satu ton, yang secara hipotetis dapat berpartisipasi dalam tabrakan dan yang mungkin ingin kita singkirkan. … Dalam analogi kartu, masalah kita adalah bahwa bagian belakang semua kartu adalah sama dan probabilitas bahwa salah satunya adalah kartu as sekop sama dengan probabilitas bahwa kartu lainnya juga merupakan kartu as. Tidak ada cara untuk mengidentifikasi kartu yang Anda inginkan dan menghapusnya dari meja. Pada kenyataannya, peluang kita untuk menghindari tabrakan jauh lebih tinggi daripada dalam permainan kartu, karena di orbit kita dapat melihat kemungkinan beberapa objek terlibat dalam tabrakan dan kita dapat memusatkan perhatian kita pada mereka. Misalnya, objek yang berada di orbit padat penduduk seperti heliosynchronous pada ketinggian antara 600 dan 900 kilometer kemungkinan besar akan terlibat dalam tabrakan karena kemacetan di zona ini. Jika kita memusatkan perhatian kita pada objek-objek serupa (dan objek-objek lain pada orbit yang sama padatnya) dan memperhitungkan prediksi kemungkinan tabrakannya, ternyata kita harus memindahkan sekitar 50 objek untuk mengurangi jumlah tabrakan katastropik yang diharapkan sebesar hanya satu unit, yang mengikuti dari hasil penelitian yang dilakukan oleh anggota badan antariksa IADC.
Dan ternyata bahkan jika beberapa objek dapat dipindahkan dengan satu pesawat ruang angkasa yang lebih bersih (dan lima target tampaknya menjadi alternatif yang serbaguna), banyak penerbangan - seringkali menantang dan ambisius - harus dilakukan hanya untuk mencegah satu tabrakan.
Mengapa kita tidak bisa lebih akurat memprediksi kemungkinan tabrakan dan hanya membuang benda-benda yang kita tahu pasti akan berbahaya? Ada banyak parameter yang dapat mempengaruhi lintasan suatu satelit, diantaranya adalah orientasi satelit, apakah pergerakannya yang tidak menentu atau cuaca antariksa (yang dapat mempengaruhi drag yang dialami oleh satelit). Bahkan kesalahan kecil pada nilai awal dapat menyebabkan perbedaan besar dalam hasil perhitungan posisi satelit dibandingkan dengan kenyataan, dan setelah periode yang relatif singkat. Sebenarnya, kami menggunakan teknik yang sama dengan peramal: kami menggunakan model untuk menghasilkan kemungkinan hasil tertentu, tetapi bukan fakta bahwa hasil ini akan pernah diperoleh.
Jadi, kami memiliki teknologi yang dapat digunakan sesekali untuk menghilangkan puing-puing luar angkasa. Ini adalah posisi yang diambil oleh Badan Antariksa Eropa dengan misi e. Deorbit yang direncanakan, tetapi masih ada masalah yang perlu dipecahkan untuk mengidentifikasi objek yang paling cocok untuk dipindahkan. Masalah-masalah ini harus diatasi sebelum pedoman yang diperlukan dan prinsip-prinsip metodologis dapat dibuat tersedia bagi mereka yang tertarik dalam mempersiapkan program penghapusan puing-puing ruang angkasa jangka panjang yang penting untuk remediasi lingkungan yang efektif.
Prinsip-prinsip metodologis dalam hal lokasi tertentu, jumlah, persyaratan, dan batasannya sangat penting untuk meningkatkan kemungkinan upaya pemulihan lingkungan akan efektif dan bermanfaat. Untuk mengembangkan prinsip-prinsip metodologis seperti itu, kita harus mempertimbangkan kembali harapan kita yang tidak masuk akal akan hasil yang menguntungkan.
