Ohtlik kosmoseprügi: kuidas Nõukogude tuumareaktor orbiidilt Maa peale sadas ja kaduma läks

Kui tehiskaaslane on oma ülesanded orbiidil täitnud, juhitakse see tagasi Maa atmosfääri, kus see suurel kõrgusel ära põleb. Maapinnale jõuab sellest kosmoseprügist väga väike osa, kui üldse midagi.

Mõnikord võib tehiskaaslast aga tabada rike, mistõttu see langeb tagasi Maale ennustamatul moel, seades ohtu inimelusid ja keskkonda. Ning ühel sellisel puhul juhtus taoline satelliit sisaldama töötavat tuumareaktorit.

Külma sõja päevil läkitasid nii Ameerika Ühendriigid kui ka Nõukogude Liit kosmosesse kümneid tuumajõul töötavaid tehiskaaslaseid. Esimene neist oli Transit 4A, mille USA saatis orbiidile 1961. aastal. Nõukogude Liit järgis ameeriklaste eeskuju 1965. aastal ning saatis kosmosesse kokku rohkem kui 30 tehiskaaslast, mille pardal väike tuumareaktor mitmesuguseid seadmeid töös hoidis.

Nõukogude Liidu tuuma-tehiskaaslaste peamine ülesanne oli luurata USA mereväe aluste ja allveelaevade järele ning seirata radari abil mereliiklust.

Kuna radarisignaali tugevus väheneb vahemaa kasvades kiiresti, tuli taheiskaaslased saata madalale orbiidile ümber Maa, kus õhumolekulide hõõrdumine satelliitide liikumist tugevalt pidurdas. Õhutakistuse tõttu ei olnud võimalik energiaallikana kasutada suuri päikesepaneele, mistõttu tuumaenergia osutus ahvatlevaks ja tõenäoliselt ainsaks alternatiiviks.

Suurem osa Nõukogude Liidu tuuma-satelliitidest oli varustatud isotoobi uraan-235 baasil töötava reaktoriga BES-5. Kuna nii ruum kui ka seadmete kaal olid äärmiselt piiratud, oli reaktorites kasutatav tuumkütus rikastatud samale tasemele tuumarelvades kasutatava materjaliga, kuna see muutis reaktori eriti kiireks, tõhusaks, väikeseks ja äärmiselt võimsaks.

Tüüpiline BES-5-tüüpi tuumareaktor kaalus vähem kui 400 kg ja tootis 100 kW soojusenergiat, millest umbs 3 kW muundati rakenduskõlbulikuks elektrienergiaks. Reaktor paiknes eraldi sektsioonis, mille sai tehiskaaslase ekspluatatsiooniaja lõpul paisata satelliidist kaugemale kosmosesse, kõrgemale orbiidile. Nii sai töötamast lakanud tehiskaaslane ohutult ja radioaktiivse reostuse tekitamist kartmata taassiseneda Maa atmosfääri.

Paraku ei suju kosmoselennud alati kavakohaselt.

Tehiskaaslane Kosmos 954 startis Kasahstani Bajkongõri kosmodroomilt 1977. aasta 18. septembril. Kosmoseaparaat tiirles Maa ümber 259–277 km kõrgusel, tehes tiiru ümber planeedi iga 89,5 minutiga. Tehiskaaslase pardal oli naatriumi-kaaliumi vedelsegu põhine soojusmuundur (ingl liquid sodium-potassium thermionic converter), mida käitas umbes 50 kg uraan-235 sisaldav tuumareaktor.

Mõne nädala jooksul pärast starti muutus tehiskaaslase orbiit kaootiliseks ja Nõukogude lennujuhtijad mõistsid, et Kosmos 954 eluiga ei kujune pikaks. Kui kõik püüdlused rikkelist kosmoseaparaati kontrolli alla nurjusid, oli ilmne, et see kukub üsna varsti tagasi Maale. Süsteem, mille ülesandeks oli ammendunud reaktorituum ohutule orbiidile paisata, oli aga üles öelnud…

Tavatut vastutus- ja kohusetundlikkust ilmutades hoiatas Nõukogude Liit avariilise tehiskaaslase lennutrajektoorile jäävaid riike võimaliku kiirgusohu eest. Ameerika Ühendriigid omakorda hoiatasid oma partnerriike NATOs ja pakkusid abi võimaliku radioaktiivse reostuse koristamisel.

1978. aasta 24. jaanuaril, paar minutit enne päikesetõusu taassisenes Kosmos 954 Maa atmosfääri ja purunes Kanada territooriumi kohal tükkideks. Satelliidi tükid pudenesid umbes 600 km pikkusele maastikuribale Suure Orjajärve ja Bakeri järve vahel.

Järgnenud otsimis- ja koristusoperatsioon läks Kanadale maksma (toonases vääringus) peaaegu 14 miljonit Kanada dollarit ja USA-le umbes 2,5 miljonit USA dollarit. Hiljem esitas Kanada riik Nõukogude Liidule kuue miljoni Kanada dollari suuruse arve, millest kommunistlik liitriik tasus vaid ligikaudu poole.

Hinnangute kohaselt kaalus algne satelliit kokku neli kuni viis tonni. Sellest kogusest leiti otsingu käigus üles vaid umbes 65 kg materjali. Peale ühe suure fragmendi olid kõik satelliiditükid radioaktiivsed.

Esimese asjana püüti välja selgitada, ega mõni ohtlikult suur reaktorituuma-tükk atmosfääri sisenemisel terveks ei jäänud ja läbi jää vette ei tunginud, kus selle mass oleks võinud kriitiliseks muutuda. Vesi toimib nimelt neutronite aeglustina (ingl neutron moderator), pidurdades neutronite liikumise kiirust ja suurendades ahelreaktsiooni ilmnemise tõenäosust. Sellistel tingimustel võib kriitilise massi saavutamiseks piisata ainult 22 kilost kõrgrikastatud uraanist.

Hoolimata väga põhjalikest otsingutest reaktorituuma ei leitudki. Vastutavad ametkonnad järeldasid, et tuum pidi olema peaaegu täielikult lagunenud.

1984. aasta augustis teadusajakirjas Health Physics ilmunud uurimuses märkisid autorid, et vähemalt veerand reaktorist, s.t 7–8 kg materjali oli maha langenud tillukeste, vähem kui ühe millimeetrise läbimõõduga pudemete kujul. Need osakesed langesid nähtamatu, aeglase uduna Kanada Loodeterritooriumile ning viljatule pinnasele riigi arktilistel ja subarktilistel aladel. Ülejäänud kolmveerand reaktorit hajus peene pihuna laiali ja püsis atmosfääris veel aastaid, kuni langes viimaks aeglaselt Maa pinnale.

Selleks ajaks oleks radioaktiivse lagunemise tõttu kadunud suurem osa lühikese poolestusajaga radionukliide, mistõttu õnnetusest johtuvad ohud tervisele polnud suured.

Kui keegi oleks ka mõne millimeetrise läbimõõduga osakese alla neelanud, oleks see seedetrakti läbinud ja organismist väljunud 48 tunni jooksul, kiiritades selle aja vältel inimest kiirguskogusega, mis on võrreldav mitte rohkem kui ühest tavalisest röntgenülesvõttest saadava kiirgusega.

Kosmos 954 ei olnud esimene Nõukogude tuumaküttega tehiskaaslane, mis rikki läks. Sarnased, ent märksa vähem potentsiaalselt katastroofilised juhtumid leidsid aset 1973. ja 1983. aastal.

Täielikult pole välistatud ka võimalus, et midagi sarnast juhtub tulevikus. Külma sõja ajal läkitati laotusse arvestatav hulk tuumareaktoriga varustatud satelliite ja mõned neist tiirlevad jätkuvalt Maa orbiidil. Ehkki nende orbiidid on kõrged ja praegusel hetkel stabiilsed, võivad kokkupõrked kosmoseprügi ja meteoriitidega orbiite muuta ja Maa poole kallutada.

Kosmonautikas rakendatakse tuumaenergiat tänase päevani, nt kulgurites ja teiste taevakehade pinnal kasutatavates instrumentides, aga mitte enam Maa orbiidil tiirlevates tehiskaaslastes, kuna võimaliku rikkega kaasnevad ohud kaaluvad üles mis tahes kasu, mida selline süsteem pakkuda võiks.