Jedna nuklearna eksplozija u svemiru mogla bi za samo 15 dana onesposobiti 99,4 posto satelita u niskoj Zemljinoj orbiti. U novoj simulaciji najveći dio štete ne uzrokuje početni bljesak, nego pojas zračenja kroz koji sateliti prolaze iznova, sve dok im nakupljena doza ne ošteti elektroniku.
Tim sa Sveučilišta Wisconsin u Madisonu i Sveučilišta Princeton pratio je što bi se dogodilo nakon eksplozije snage jedne megatone, 500 kilometara iznad južnog Atlantika. Izračun je obuhvatio više od 13.300 satelita iz kataloga za siječanj 2026., a zatim i posljedice njihovih kvarova: gubitak sposobnosti izbjegavanja sudara, nastanak krhotina i postupno spuštanje prema atmosferi.
Prema radu Zacharyja Petersena i suradnika, koji još nije prošao znanstvenu recenziju, u glavnom scenariju četvrtina satelita prestala bi raditi već prvog dana. Nakon tri dana udio bi dosegnuo 78 posto, a nakon tjedan dana 98 posto. Pogođena bi bila infrastruktura za satelitski internet, promatranje Zemlje, meteorologiju i vojne komunikacije.
Eksplozija bi prošla, ali zračenje bi ostalo
Početno rendgensko zračenje u toj je simulaciji onesposobilo 383 satelita, odnosno 2,9 posto promatrane skupine. No radioaktivni ostaci eksplozije nastavili bi raspadom oslobađati elektrone. Zemljino magnetsko polje dio tih čestica može zadržati oko planeta i tako stvoriti umjetni pojas zračenja.
Satelit pritom ne mora biti blizu mjesta eksplozije da bi stradao. Dovoljno je da ga njegova putanja opetovano vodi kroz taj pojas. Svakim prolaskom prima novu dozu zračenja, pa se oštećenja mogu nakupljati danima nakon detonacije.
Sličan se proces dogodio nakon američkog pokusa Starfish Prime 1962. godine. Tada je na približno 400 kilometara visine detonirana bojeva glava snage 1,4 megatone. Umjetni pojas zračenja oštetio je satelite koji su već bili u orbiti, ali i neke lansirane poslije pokusa. Elektroni su se zadržali godinama.
Zemlja već ima prirodne Van Allenove pojaseve zračenja. U njima magnetsko polje zadržava čestice velike energije. Nuklearna eksplozija mogla bi stvoriti dodatni, umjetni pojas na putanjama kojima prolazi velik broj satelita.
Zašto je mjesto eksplozije presudno
Istraživači su za glavni scenarij odabrali područje blizu južnoatlantske anomalije, gdje je Zemljino magnetsko polje neuobičajeno slabo. Na toj lokaciji zarobljeni elektroni u modelu stvaraju osobito intenzivan pojas kroz koji prolazi velik broj satelita.
Ista eksplozija na jednakoj visini drugdje ne bi nužno imala isti učinak. Ovisno o obliku magnetskog polja, dio elektrona može završiti u atmosferi umjesto da dugo kruži oko Zemlje. Položaj detonacije stoga snažno utječe na to koliko će čestica ostati zarobljeno te koji će sateliti prolaziti kroz nastali pojas.
Brojka od 99,4 posto odnosi se na satelite obuhvaćene modelom u niskoj Zemljinoj orbiti, a ne na sve satelite oko planeta. Izračun prati objekte na visinama do približno 2.000 kilometara. Iz njega se ne može izvesti isti postotak gubitaka za navigacijske satelite na višim putanjama ili za geostacionarne satelite.
Ni otpornija elektronika ne bi spriječila masovne kvarove
Za sve satelite autori su pretpostavili zaštitu jednaku sloju aluminija debljine dva milimetra. Zatim su usporedili dva pretpostavljena praga otpornosti elektronike na nakupljenu dozu zračenja. Kada su prag utrostručili, sateliti su u glavnom scenariju dulje radili, ali bi zračenje do 15. dana ipak onesposobilo približno 97 posto letjelica.
To nisu pojedinačne procjene za svaki stvarni satelit. Letjelice se razlikuju po zaštiti, komponentama i otpornosti na zračenje, a model im radi usporedbe dodjeljuje jedinstven prag kvara. Autori navode da bi detaljniji podaci o zaštiti i elektronici pojedinih satelita preciznije odredili brzinu i opseg gubitaka.
I slabija eksplozija mogla bi izazvati golemu štetu, samo sporije. U scenariju sa snagom od 100 kilotona, na istom mjestu i visini, gubici bi u godinu dana dosegnuli približno 99 posto pri nižem pragu otpornosti, odnosno 97 posto pri višem.
Novi sateliti ne bi riješili problem
Onesposobljeni sateliti ne nestaju iz svemira. Nastavljaju kružiti, ali u modelu više ne mogu manevrirati kako bi izbjegli druge objekte. Izračun zato predviđa nagli porast opasnosti od sudara, s približno 20 očekivanih sudara unutar prve dvije godine.
Otpor vrlo rijetke atmosfere postupno bi spuštao mnoge letjelice s nižih putanja. Na većim visinama sateliti i krhotine zadržavali bi se dulje. Nakon deset godina u simulaciji bi još ostalo približno 3.900 novih krhotina veličine najmanje deset centimetara. To je procjena očekivanog razvoja cijele skupine objekata, a ne predviđanje pojedinačnih sudara.
Obnova satelitskih usluga tako ne bi ovisila samo o tome koliko se brzo mogu proizvesti i lansirati zamjenske letjelice. One bi morale preživjeti zračenje koje je ostalo nakon eksplozije i izbjeći krhotine nastale u sudarima. Koliko bi dugo ta opasnost trajala i kako bi se s njom nosile različite vrste satelita, istraživači tek trebaju preciznije izračunati.
