Op de ochtend van 15 november kregen de astronauten aan boord van het International Space Station (ISS) een onverwachtse aanwijzing: ga direct schuilen in een aangedokt ruimtevaartuig, omdat de kans op een rampzalige botsing aanwezig is. Het ruimtestation stond op het punt door een wolk van puindeeltjes te vliegen die kort daarvoor was ontstaan en een aanzienlijk risico voor de zeven bemanningsleden met zich meebracht.

Vier NASA-astronauten namen hun toevlucht in de Dragon-capsule van SpaceX waarin ze nog maar een week eerder waren gearriveerd, terwijl twee Russische kosmonauten en een andere NASA-astronaut gingen schuilen in hun Sojoez-ruimtevaartuig. Ongeveer twee uur lang bleven ze in deze kosmische reddingssloepen, waarna ze de procedure anderhalf uur later nog eens moesten herhalen toen het ISS door de nieuwe puinwolk vloog. Omdat het werkrooster van de ruimtevaarders was verstoord, heeft de NASA daarna meerdere geplande activiteiten aan boord moeten afgelasten.

“Het is een rare manier om aan een missie te beginnen,” zei de missieleiding in een briefing tegen de bemanning.

Later bevestigde het Amerikaanse ministerie van Buitenlandse Zaken dat het puin waardoor het ISS werd bedreigd afkomstig was van een test met een Russisch antisatellietwapen, waarbij een afgedankte Russische satelliet opzettelijk was vernietigd. Bij de ontploffing ontstonden honderdduizenden puindeeltjes, die nu een risico vormen voor de bemanning van het ISS en voor satellieten in een lage baan om de aarde of ‘LEO’ (low-earth orbit).

“Hoewel wij weten dat ze over deze capaciteit beschikken, zijn we geschokt door het feit dat ze die capaciteit op deze manier hebben getest,” zegt Kaitlyn Johnson, vicedirecteur van het Aerospace Security Project van het Center for Strategic and International Studies. Bij de test werd een satelliet verpulverd waarvan de omloopbaan die van het ISS kruiste, waardoor de bemanning aan boord van het station, onder wie Russische kosmonauten, in gevaar werd gebracht.

“Wat er in mijn hoofd blijft rondtollen, is de vraag: waarom nu? Waar heeft dit mee te maken? Welke boodschap proberen ze hiermee af te geven? En waarom die specifieke satelliet?” vraagt Johnson zich af.

Het Russische ministerie van Defensie heeft sindsdien een verklaring uitgegeven waarin de test wordt bevestigd maar tevens wordt ontkend dat het ISS enig gevaar heeft gelopen: “De VS weet heel goed dat de fragmenten die ermee gepaard gingen wat betreft tijd en parameters van omloopbanen geen gevaar voor ruimtestations, ruimtevaartuigen en ruimte-activiteiten hebben opgeleverd en dat ook niet zullen doen.”

Het is momenteel niet duidelijk of Roskosmos, het Russische ruimtevaartagentschap, van tevoren van de test op de hoogte was gebracht. In meerdere interviews heeft NASA-baas Bill Nelson gezegd dat hij reden heeft om te geloven dat Roskosmos niet was geïnformeerd en dat “ze waarschijnlijk net zo ontstemd zijn als wij.”

Hoewel deze demonstratie een verrassing was, is het niet de eerste keer dat er als gevolg van een test met een antisatellietwapen een gevaarlijke puinwolk in een lage omloopbaan is ontstaan. We zetten nog eens op een rijtje wat er bij de jongste test precies is gebeurd, welke gevolgen de explosie voor het ISS en satellieten kan hebben en welke wapens er tot nu toe zijn ontworpen om objecten in de ruimte te vernietigen.

Dus: wat is er precies gebeurd?

Aanvankelijk was de herkomst van het puin niet duidelijk en bleef de mogelijke betrokkenheid van een antisatellietwapen onbevestigd. Rusland had een zogenaamde ‘NOTAM’ (notice to airmen) uitgegeven: een waarschuwing aan de luchtvaart om het luchtruim boven het Kosmodroom van Plesetsk te mijden. De ruimtevaartbasis ligt aan de noordkust van het land en is eerder gebruikt voor testlanceringen van dit soort wapens.

“De waarschuwingen voor deze specifieke zone zijn veelzeggend. We horen ze alleen maar wanneer Rusland van plan is zijn antisatellietwapen van het type Noedol te testen,” zegt Jonathan McDowell, een astronoom van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics die onderzoek doet naar verschillende soorten objecten die in een omloopbaan rond de aarde cirkelen. Noedol is in feite een antiraketwapen, maar dan met de capaciteit om objecten in de ruimte te vernietigen.

“Deze systemen lijken erg op de vele luchtverdedigingsraketten waarover Rusland, China en de VS beschikken,” zegt Johnson. “Je oriënteert alleen het doel wat anders en je zorgt ervoor dat het de geleiding en telemetrie heeft om een satelliet te raken.”

Op de dag van de ontploffing konden Amerikaanse functionarissen halverwege de middag bevestigen dat Rusland een test had uitgevoerd, waarbij doelbewust een raket op de in onbruik geraakte spionagesatelliet Kosmos 1408 was afgevuurd. De 2200 kilo zware satelliet, die ooit deel uitmaakte van het Tselina-D-systeem, werd door de raket verpulverd, waarbij honderden stukken puin in een lage omloopbaan rond de aarde ontstonden.

Rusland heeft het antisatellietwapen Noedol eerder getest, de laatste keer in december 2020, maar nooit door een object in een omloopbaan daadwerkelijk te vernietigen.

Na die test in december 2020 waarschuwde het Amerikaanse US Space Command, dat toeziet op de militaire operaties van de VS in de ruimte: “Als dit wapen op een echte satelliet wordt getest of in gevechtssituaties zou worden gebruikt, zou het een groot puinveld veroorzaken dat commerciële satellieten in gevaar zou kunnen brengen en het ruimtedomein onherroepelijk zou verontreinigen.

Op een persconferentie betitelde de woordvoerder van het Amerikaanse ministerie van Buitenlandse Zaken, Ned Price, de jongste test als “roekeloos” en “gevaarlijk.” Het US Space Command omschreef de proef als “simpelweg onverantwoordelijk.” Een woordvoerder van het commando bevestigde dat de vernietiging van de satelliet “geen ongeluk” was.

Hebben andere landen dit soort tests uitgevoerd?

Ja. Zoals de Secure World Foundation in april 2021 in haar rapport heeft beschreven, was het opvallend genoeg China dat in 2007 een van zijn eigen satellieten met een raket vernietigde, waarbij duizenden stukken ruimtepuin ontstonden, die sindsdien veel problemen voor de ruimtevaart hebben opgeleverd. De VS volgde in 2008 met de doelbewuste vernietiging van een haperende verkenningssatelliet in een zeer lage omloopbaan. Bij die test ontstonden zo’n vierhonderd stukken ruimtepuin. India deed hetzelfde in maart 2019, waarmee het land de vierde kernmacht werd die aan de rest van de wereld liet zien dat het in staat was zogenaamde ‘ruimtewapens’ in te zetten. Maar ook India koos doelbewust voor een satelliet in een zeer lage omloopbaan, waardoor het meeste puin van de ontploffing kort na de test terug naar de aarde viel en in de atmosfeer opbrandde; slechts drie volgbare stukken puin van die test zijn in een omloopbaan rond de aarde blijven cirkelen.

Er bestaan inmiddels talloze anti-satellietsystemen, terwijl andere in ontwikkeling zijn. Sommige systemen zijn ontworpen om satellieten gericht met raketten te bestoken, andere om satellieten op meer indirecte wijze buiten werking te stellen. In het laatste geval worden hoogenergetische microgolven gebruikt om de elektronica van een satelliet te verstoren, of apparaten waarmee de communicatie met de aarde wordt gestoord. Ook zijn er systemen met laserwapens vanaf de grond. Volgens Johnson en haar collega’s zijn de anti-satellietsystemen van China inmiddels zó robuust dat het land “elke Amerikaanse satelliet in een lage omloopbaan kan bedreigen, en waarschijnlijk ook satellieten in gemiddelde en geostationaire omloopbanen.”

Rusland test anti-satellietsystemen al sinds de jaren zestig, toen het land voor het eerst ‘co-orbitale anti-satellietsystemen’ ontwikkelde, waarbij antisatellietwapens zelf in een omloopbaan rond de aarde werden gebracht om vandaaruit hun doelwit te vernietigen, in plaats van dat er vanaf de grond raketten werden afgevuurd. Sinds 2014 test Rusland zijn Noedol-raketten in de ruimte, maar daarbij werden nooit eerder doelwitten vernietigd.

Hoeveel ruimtepuin is er ontstaan?

Het Amerikaanse ministerie van Buitenlandse Zaken liet weten dat bij de explosie ruim 1500 stukken ruimtepuin zijn gevormd die groot genoeg zijn om te worden gevolgd en dat er daarnaast honderdduizenden kleinere fragmenten zijn ontstaan.

In totaal “zijn er momenteel zo’n 20.000 objecten waarvan de omloopbaan rond de aarde is te volgen, en door deze explosie is daar waarschijnlijk tien procent aan toegevoegd,” zegt McDowell. “Het gaat om duizenden objecten, een aanzienlijk aantal volgbare objecten.”

De Amerikaanse regering volgt alleen objecten die groter zijn dan ongeveer tien centimeter in doorsnee. Maar LeoLabs, een startup die objecten in een omloopban rond de aarde in kaart brengt, heeft de mogelijkheid om fragmenten van minder dan twee centimeter te volgen – ongeveer de helft van de diameter van een golfbal. Uit de gegevens van het bedrijf bleek al in een vroeg stadium dat Rusland de satelliet Kosmos 1408 als doelwit had gebruikt.

“We hebben heel veel objecten geteld. We weten nog niet precies hoeveel, maar het zijn er een heleboel,” zegt Ed Lu, een van de oprichters van het bedrijf en een gepensioneerd NASA-astronaut die 206 dagen in de ruimte heeft verbleven.

Wat gaat er met dat puin gebeuren?

Als een satelliet door een raket aan flarden wordt geschoten, blijft de puinwolk die daarbij ontstaat doorgaans langs de oorspronkelijke omloopbaan van de satelliet rond de aarde cirkelen. Maar een deel van de fragmenten kan naar een hogere baan worden geslingerd, terwijl andere stukken juist naar een lagere baan zullen afzakken of in heel verschillende omloopbanen zullen belanden. In de loop der tijd zal de puinwolk verder uitdijen.

“Dit was een uiteenspatting met behoorlijk veel energie, wat betekent dat nieuwe objecten in zeer verschillende banen terecht zullen komen,” zegt Lu.

Het volgen van die objecten en het vaststellen van hun precieze omloopbanen zal dagen vergen, zo niet weken. De grootste stukken zullen nog jaren en mogelijk decennia in de ruimte blijven rondcirkelen. De kleinere fragmenten zullen waarschijnlijk binnen een jaar terugvallen in de aardatmosfeer en daar opbranden, aldus McDowell.

“In de komende paar jaar zal er in een lage baan om de aarde een verhoogd risico op botsingen bestaan.”

Vormt het puin een gevaar?

Dat kan om meerdere redenen het geval zijn. Objecten die in een baan om de aarde draaien, bewegen zeer snel, wel tienduizenden kilometers per uur. Dat betekent dat zelfs een botsing met een klein brokstuk grote schade kan veroorzaken. Als een voorwerp ter grootte van een golfbal tegen het Internationaal Ruimtestation botst, kan dat catastrofaal zijn. De romp zou kunnen scheuren, waardoor de druk daalt en iedereen in het station sterft. Maar zelfs iets zo klein als een erwt kan gevaarlijk zijn, afhankelijk van de plek van inslag.

‘Onopgespoord puin vormt al het grootste veiligheidsrisico voor astronauten,’ zegt Lu. ‘Het aantal onopgespoorde brokstukken dat groot genoeg is om door de romp te komen, bedraagt ongeveer een kwart miljoen. Maar de ruimte is groot en dat is waar je op rekent. Alhoewel dat niet echt een strategie is, toch? Het is dezelfde strategie waarop wij op de aarde vertrouwen om niet door asteroïden te worden geraakt: de ruimte is groot en de meeste dagen gaat het goed.’

Hoe zit het met al die andere satellieten daarboven? Lopen die gevaar?

In het algemeen wel. Meer ruimtepuin is slecht nieuws. Als dat zich voldoende ophoopt, kan de lage baan om de aarde onbruikbaar worden. Het is nu al behoorlijk druk in dit gebied en als de Federal Communications Commission (FCC) een nieuwe golf aanvragen goedkeurt voor extra hardware, zouden er de komende jaren weleens 94.000 nieuwe satellieten in een baan om de aarde kunnen worden gebracht.

Naarmate het aantal toeneemt, wordt de exploitatie van satellieten lastiger en nemen ook de gevaren voor bemande missies toe. In april moesten de astronauten van de Crew-2 missie van de NASA onverwachts schuilen toen een stuk puin te dicht in de buurt van hun ruimteschip kwam terwijl ze naar het ISS vlogen.

‘Onnodig puin veroorzaken in een lage baan om de aarde is slecht. Onnodig puin daar veroorzaken terwijl het aantal actieve LEO-satellieten enorm toeneemt, is superslecht,’ aldus McDowell.

De Kosmos-1408 bevond zich in een baan op zo’n 480 kilometer hoogte, net onder de geplande hoogte van 547 kilometer voor de Starlink-internetsatellieten voor de megaconstellatie van SpaceX. Een deel van het puin dat in hogere banen is geblazen, kan in botsing komen met een van de duizenden Starlink-satellieten die al in de lucht zijn. Hierdoor kunnen ze onbruikbaar worden.

‘Er zijn duizenden Starlink-satellieten die een doelwit vormen. Als er een paar worden geraakt, heb je dode Starlink-satellieten die door dit drukke gebied zweven,’ zegt McDowell. En dan staan we volgens mogelijk aan het begin van een rampzalig sneeuwbalscenario, dat het Kesslersyndroom wordt genoemd.

Wat is het Kesslersyndroom en razen we erop af?

Dit scenario dat in 1978 door Donald Kessler van de NASA werd geopperd, beschrijft een catastrofale kettingreactie van botsende satellieten. Deze leidt ertoe dat we niet meer in een lage baan om de aarde kunnen opereren. Als objecten die in een baan om de aarde zweven botsen en uiteenvallen, wordt de groeiende wolk ruimtepuin nog groter. Het aantal botsingen neemt toe en er ontstaat een vernietigende vloedgolf die pas ophoudt als er niets meer te verpulveren is.

Dit scenario is al uitgebeeld, misschien wel het meest toepasselijk in de film Gravity uit 2013. In de film schiet Rusland een satelliet neer. Hierdoor ontstaat een reeks botsingen waarbij enkele astronauten omkomen en anderen gedwongen een noodterugkeer naar de aarde moeten maken.

‘Het Kesslersyndroom wordt sowieso realiteit. Het is alleen de vraag hoelang het duurt,’ zegt McDowell. ‘Het is een van die typische milieuproblemen. Het is niet zo dat je op een dag wakker wordt en dat de temperatuur met vijftig graden is gestegen of dat de oceanen giftig zijn geworden. Het gaat gewoon elke week een beetje slechter. Je verdrinkt in je eigen vuiligheid zonder het zelfs te merken.’

Als ruimtepuin zo gevaarlijk is, waarom heeft Rusland deze test dan uitgevoerd?

Hoewel moeilijk te zeggen is wat de specifieke redenen van Moskou zijn om een antisatellietwapen te testen, is wel duidelijk dat Rusland (net als de Verenigde Staten en China) de ruimte beschouwt als een potentieel domein voor oorlogsvoering. ‘Uit de Russische militaire doctrine blijkt dat de ruimte voor Rusland essentieel is voor moderne oorlogsvoering. ‘Counterspace capabilities’ (ook wel ruimtecontrole genoemd) wordt beschouwd als middel om de militaire effectiviteit van de VS te verminderen en om toekomstige oorlogen te winnen,’ aldus een woordvoerder van het Amerikaanse Space Command.

Toch heeft de aard van de test velen de wenkbrauwen doen fronsen.

‘Eerlijk gezegd verbaast het mij nogal dat Rusland hiervoor heeft gekozen en dat in een lage baan om de aarde heeft gedaan,’ zegt Johnson. ‘Ze lieten flink van zich horen en waren zich zeer bewust van het ruimteafvalprobleem.’

De laatste dagen hebben sommigen gespeculeerd dat dit soort technologieën kan worden ingezet om het vermogen van de mensheid om in de ruimte te vliegen opzettelijk te vernietigen. Maar zo’n daad zou buitengewone gevolgen hebben.

Johnson: ‘Rusland is voor zijn moderne leger, en voor zijn manier van leven, bijna net zo afhankelijk van de ruimtevaart als wij. Het zou de wereld, en ook Rusland, ernstig schaden.’

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com