ขยะอวกาศ

ขยะอวกาศ (Space Debris) หมายถึง สิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นและถูกทิ้งไว้ในวงโคจรรอบโลกโดยไม่ใช้งานแล้ว ได้แก่ ดาวเทียมเก่าที่หมดอายุ ท่อนจรวดนำส่งดาวเทียมและยานอวกาศ ฝาครอบดาวเทียมส่วนหัวจรวด น็อต ข้อต่อ และชิ้นส่วนต่างๆ ของจรวด  กากเชื้อเพลิงที่หลงเหลือตกค้าง ของเสียซึ่งทิ้งออกจากยานอวกาศ รวมทั้งเศษชิ้นส่วนที่เกิดจากการพุ่งชนกันเองของขยะอวกาศ และการระเบิดของซากจรวดและดาวเทียม 

มนุษย์ทิ้งขยะอวกาศชิ้นแรกในการส่งดาวเทียมสปุตนิก 1 ขึ้นสู่วงโคจรรอบโลก เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2500  สปุตนิก 1 มีขนาดเพียงแค่ลูกบอลชายหาด แต่การส่งมันขึ้นสู่อวกาศต้องใช้จรวดขีปนาวุธข้ามทวีป R-7 rocket ซึ่งมีขนาดสูง 30 เมตร หนัก 300 ตัน จึงจะขับดันให้มันขึ้นสู่วงโคจรรูปวงรีมาก ที่ระยะสูงจากพื้นโลก 215 – 939 กิโลเมตร เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 29,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง โดยโคจรรอบโลกหนึ่งรอบใช้เวลา 96.2 นาที   สปุตนิก 1 เป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทดลองส่งสัญญาณวิทยุกลับลงมาบนพื้นโลก อย่างไรก็ตามมันมีอายุใช้งานเพียง 21 วัน แบตเตอรีก็หมดพลังงาน กลายเป็นขยะอวกาศล่องลอยอยู่ในอวกาศ จนกระทั่งสองเดือนต่อมาได้ถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดให้ตกลงมาเสียดสีกับบรรยากาศโลกและลุกไหม้สลายไป 

ในช่วงสงครามเย็นได้มีการแข่งขันด้านอวกาศระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต ในการส่งดาวเทียม และสถานีอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ เช่น ห้องปฏิบัติการลอยฟ้าสกายแล็บของสหรัฐอเมริกา สถานีอวกาศเมียร์และสถานีอวกาศซอลยุทของสหภาพโซเวียต สถานีอวกาศเหล่านี้มีมวลหลายหมื่นตัน  นอกจากนั้นยังมีดาวเทียมทหารพลังงานนิวเคลียร์ เช่น คอสมอส 954 ของสหภาพโซเวียต ดาวเทียมเหล่านี้ปล่อยกากนิวเคลียร์ทิ้งไว้ในอวกาศหลายพันปีกว่าจะเสื่อมสลาย  จากปี พ.ศ.2500 ตราบจนปัจจุบันได้มีการส่งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศมากกว่าห้าพันดวง ทว่าดาวเทียมส่วนใหญ่มีอายุใช้งานไม่เกิน 15 ปี ดังนั้นในวงโคจรรอบโลกจึงมีดาวเทียมที่ปฏิบัติงานได้อยู่เพียง 6% นอกนั้นเป็นดาวเทียมที่หมดอายุแล้ว 16% ท่อนจรวดนำส่ง 12%  ชิ้นส่วนต่างๆ 7% และเศษซากซึ่งเกิดจากการระเบิดหรือปะทะกันเอง 59%  ดังแสดงในกราฟวงกลมในภาพที่ 3

นักวิทยาศาสตร์ประมาณว่า ในปัจจุบันมีขยะอวกาศขนาดเล็กซึ่งไม่สามารถตรวจจับได้จำนวนมากกว่าร้อยล้านชิ้นล่องลอยอยู่ในวงโคจรรอบโลก และมีขยะอวกาศที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตร ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยเรดาร์และกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกประมาณ 60,000 ชิ้น  เนื่องจากวัตถุเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่า 20,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง เมื่อมันปะทะกับสิ่งใดก็จะก่อให้เกิดพลังงานมหาศาล ยกตัวอย่าง ขยะอวกาศขนาด 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 7.5 กิโลเมตรต่อวินาที จะก่อให้เกิดพลังงานเทียบเท่ารถบัสขนาด 16 ตันเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 216 กิโลเมตร/ชั่วโมง ดังนั้นเมื่อมันปะทะเข้ากับดาวเทียม หรือ สถานีอวกาศ ก็จะเกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวง แบบที่เรียกได้ว่า “ตายอย่างไม่รู้ตัว” 

วันที่ 11 มกราคม 2550 จีนได้ทำการทดลองยิงขีปนาวุธทำลายดาวเทียม (Anti-satellite Missile หรือ ASAT) ไปยังดาวเทียตรวจอากาศ FY-1C ซึ่งปลดประจำการแล้ว ที่ความสูง 865 กิโลเมตร แรงระเบิดทำให้เกิดขยะอวกาศขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตร จำนวนมากกว่า 2,300 ชิ้น และอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากกว่า 150,000 อนุภาค เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ในทิศทางกระจัดกระจาย   สองปีต่อมาในวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2552 ได้เกิดการชนกันของดาวเทียมหมดอายุ คอสมอส 2251 ของรัสเซีย กับ ดาวเทียมโทรศัพท์ อิริเดียม 33 ของสหรัฐอเมริกา ในทิศทางเกือบตั้งฉาก ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ 11.7 กิโลเมตร/วินาที ที่ความสูง 789 กิโลเมตร ทำให้เกิดขยะอวกาศขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตรจากคอสมอส 2251 มากกว่า 600 ชิ้น และขยะที่เกิดจากอิริเดียม 33 มากกว่า 216 ชิ้น ขยะพวกนี้ยังคงเคลื่อนที่ไปในอวกาศในทิศทางวงโคจรเดิม และพุ่งชนกันเองซ้ำแล้วซ้ำเล่า เป็นเศษเล็กเศษน้อยเพิ่มจำนวนสะสมเป็นเท่าทวีคูณ  อาการเช่นนี้เรียกว่า “เคสเลอร์ซินโดรม” (Kessler Syndrome) ซึ่งก่อให้เกิดสิ่งกีดขวางทางจราจรในอวกาศ และสามารถสร้างความเสียหายให้แก่ดาวเทียมและยานอวกาศในวงโคจรร่วม รวมทั้งอาจคร่าชีวิตนักบินอวกาศที่กำลังปฏิบัติงานอยู่ในอวกาศได้อีกด้วย 

การจำกัดจำนวนขยะอวกาศด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันแทบไม่สามารถกระทำได้เลย เนื่องจากถ้าเราส่งยานอวกาศขึ้นไปเก็บขยะอวกาศ จรวดที่นำส่งยานอวกาศก็จะกลายเป็นขยะอวกาศเสียเอง และหากยิงทำลายขยะอวกาศจนระเบิดเป็นเศษเล็กเศษน้อย และกระจายออกทุกทิศทางด้วยความเร็วสูงขึ้น ก็จะเป็นอันตรายยิ่งขึ้นกว่าเดิม  ดังนั้นหนทางปฏิบัติในการป้องกันอันตรายจากขยะอวกาศก็คือ การออกมาตรการควบคุมการปลดระวางดาวเทียม ทั้งนี้สำนักงานคณะกรรมการร่วมด้านขยะอวกาศ (Agency Space Debris Coordination Committee: IADC) ได้วางแนวทางสากลให้ดาวเทียมในวงโคจรต่ำ (Low Earth Orbit: LEO) จะต้องออกแบบให้ตกกลับสู่โลก และเผาไหม้หมดในชั้นบรรยากาศภายใน 25 ปี หลังเลิกใช้งาน  ส่วนดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้า (Geosynchronous Orbit: GEO) ซึ่งโคจรอยู่ที่ความสูง 35,786 กิโลเมตร จะต้องสงวนเชื้อเพลิงก่อนหมดอายุการใช้งาน ไว้ใช้ในการบังคับให้ดาวเทียมลอยสูงขึ้นไปอีก 300 กิโลเมตร เข้าไปอยู่ในวงโคจรสุสาน (Graveyard Orbit)  นอกจากนั้นแล้วดาวเทียมทุกดวงจะต้องถูกออกแบบแบตเตอรี่ป้องกันการระเบิด  และเผาเชื้อเพลิงที่คงเหลืออยู่ทิ้งไปเมื่อหมดอายุใช้งาน 

ในการเฝ้าระวังอันตรายจากขยะอวกาศ ฝูงควบคุมอวกาศที่ 18 กองทัพอวกาศสหรัฐ ได้ทำการตรวจการณ์อวกาศด้วยเรดาร์และเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นซึ่งติดตั้งไว้รอบโลก และทำการขึ้นทะเบียนวัตถุในอวกาศทุกชิ้น (NORAD ID) จำนวนมากกว่า 60,000 รายการ ที่เว็บไซต์ SPACE-TRACK.ORG นอกจากนั้นยังทำการแจ้งเตือนข่าวสารถึงเจ้าของดาวเทียมทุกประเทศ ให้หลีกเลี่ยงเส้นทางโคจรที่มีขยะอวกาศเข้ามาใกล้ อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนเส้นทางเส้นทางดาวเทียมชั่วคราว เพื่อหลีกขยะอวกาศ อาจทำให้เสียภารกิจและสูญเสียรายได้ นอกจากนั้นแล้วการเสียเชื้อเพลิงในการควบคุมดาวเทียมให้ออกจากเส้นทางและกลับเข้าสู่วงโคจรเดิม จะทำให้ดาวเทียมมีอายุการใช้งานสั้นลงอีกด้วย  ดังนั้นในการตัดสินใจจึงจำเป็นต้องอาศัยข้อมูลในการพิจารณามากขึ้น  ประเทศที่เป็นเจ้าของดาวเทียมจำนวนมาก เช่น ญี่ปุน และหลายประเทศในยุโรป จึงลงทุนสร้างระบบเฝ้าระวังอวกาศ (Space Situational Awareness) เพื่อดูแลความปลอดภัยให้กับดาวเทียมของตน  

ประเทศไทยมีดาวเทียมโคจรอยู่ในอวกาศ 14 ดวง ในจำนวนนี้เป็นดาวเทียมที่ใช้งานอยู่ 6 ดวง คือ THAICOM 4, THAICOM 6, THAICOM 8, THEOS, THEOS-2, NAPA-2 และเป็นดาวเทียมที่หมดอายุใช้งานแล้ว 8 ดวง ได้แก่ THAICOM 1, THAICOM 2, THAICOM 3, THAICOM 5, TMSAT, JAISAT, KNACKSAT, NAPA-1 

ทั้งนี้กฎหมายอวกาศสากลกำหนดว่า ดาวเทียมเป็นสมบัติของรัฐ ไม่ใช่ของเอกชน หากดาวเทียมทั้งที่ยังใช้งานอยู่รวมทั้งที่ปลดระวางแล้ว ไปชนหรือสร้างความเสียหายให้แก่ใคร รัฐบาลของประเทศผู้เป็นเจ้าของดาวเทียมจะต้องแสดงความรับผิดชอบ  

ดาวเทียม | ประภทของดาวเทียม | วงโคจรของดาวเทียม | องค์ประกอบวงโคจร | TLE | ขยะอวกาศ