29.3.2024 | Svátek má Taťána


VĚDA: První srážka družic na oběžné dráze

20.2.2009

Minulé úterý odpoledne našeho času se stalo nad Sibiří ve výšce okolo 800 kilometrů něco, co nikdo nečekal - srazily se dvě družice, americké Iridium 33 a ruský Kosmos 2251. Iridium sloužilo soukromé firmě od roku 1997 k přenosu signálů mobilních telefonů, Kosmos je ruská spojová družice, která už řadu let nefungovala.
První srážka družic překvapila i odborníky. Všechna umělá kosmická tělesa se totiž bedlivě sledují ze Země, jejich dráhy se vypočítávají tak, aby se nestřetla, případně se jejich let upravuje. Tentokrát zřejmě selhalo sledování americké družice, protože u komerčních těles nebývá tak přesné - původně se čekalo, že se obě minou ve vzdálenosti 800 metrů.
Po tomto střetnutí se vytvořily dva mraky trosek, podle prvních pozorování jich bylo asi 600. Ovšem musíme počítat s tím, že tyto úlomky se budou mezi sebou dál srážet, takže jejich počet poroste.
Mezinárodní kosmická stanice ISS, která krouží okolo Země ve výšce 350 kilometrů, není bezprostředně ohrožena. Nicméně není vyloučeno, že některé úlomky by mohly zasáhnout další družice systému Iridium, kterých létá přibližně po stejné dráze 65. Proto bude zapotřebí, aby se sledovací služba na Iridium zaměřila víc než dosud. Tyto družice mají totiž korekční motorky, takže mohou manévrovat. Navíc jsou obaleny poměrně silným pláštěm, protože se počítá s jejich dlouhodobým provozem.
Iridium zajišťuje hlasovou a datovou komunikaci přes satelitní telefony pro 285 tisíc zákazníků.
Srážky na oběžné dráze okolo země nejsou ničím výjimečným - ale zatím se srážely úlomky raket a družic se samotnými umělými kosmickými tělesy, takže jich mnoho vyřadily. První střetnutí dvou družic nepochybně přinutí k dalšímu zdokonalování sledovacích sítí, aby se to už neopakovalo.

Kosmonauti nejsou ohroženi

Výpravy kosmonautů na amerických raketoplánech a sovětských sojuzech, stejně jako let Mezinárodní kosmické stanice ISS, jsou pod tak bedlivým dohledem sledovacích stanic, zvláště pak amerických, že lidské životy nejsou v ohrožení. Kromě toho mají silnější plášť na principu neprůstřelné vesty - venku je tenký hliníkový plášť, pak následuje asi 10 centimetrů několika vrstev různého umělých látek
ISS krouží okolo Země ve výšce okolo 350 kilometrů, kde jsou viditelné trosky družic a nosných raket o velikosti od 5 centimetrů. Už několikrát se stalo, že se jim stanice lehce vyhýbala - přidáním či zbrzděním rychlosti. Podle slov generála Michaela Careye, zástupce ředitele globálních operací strategického velitelství, jich dnes registrují okolo 18 tisíc.
Kromě sledovací sítě amerických strategických sil a NASA si vybudovala několik stanic i Evropská kosmická agentura, protože vypouští stále víc družic. Z minulosti víme, že ruské vojenské kosmické síly obdobnou stejnou síť. A v poslední době ji začala budovat Čína.
Ve výškách okolo 800 kilometrů vidí pozemské sledovací stanice objekty o velikosti 8 centimetrů a na geostacionární dráze, tedy okolo 36 tisíc kilometrů, asi půlmetrové. V poslední době se radarové a optické stanice, které takto hlídají kosmický prostor, neustále vylepšují - ještě před 10 lety sledovaly ve výškách do 500 kilometrů deseticentimetrové objekty.
Bohužel drobnosti pod 5 centimetrů vidět nejsou. Ale ty nejsou tak nebezpečné.

Záplava trosek

Trosky umělých kosmických těles vznikají různými způsoby. Někdy do sebe narážejí poslední stupně raket a družice, jindy družice sama exploduje, občas do ní narazí nějaká jiná troska. Jakmile se začne jejich drobení, může vzájemnými srážkami pokračovat do nekonečna.
Tělesa z výšek okolo 400 kilometrů a méně klesají rychle do atmosféry, v jejich vyšších vrstvách shoří. Málokdy nějaký větší kus proletí až k zemskému povrchu. Většinou nikoho nepoškodí, nicméně jsou zaznamenány případy, kdy třeba na Kubě zabila krávu, anebo někde v Jižní Americe prolétla střechou chatrče.
Ruské nákladní lodi typu Progress, které zásobují ISS, se během návratu navádějí do atmosféry nad Pacifik, kde rovněž shoří. Když ukončily činnost velké orbitální stanice, jako byl americký Skylab a ruský Mir, propočítávali odborníci jejich návratové dráhy, aby rovněž směřovaly do Pacifiku. Většina částí těchto obrovských objektů také shořela, občas se někde našly různé trosky.

Družice v nebezpečí

Stále víc běžných služeb dnes obstarávají družice - mezikontinentální spojení, televizní přenosy, navigaci, meteorologii, dále dálkový průzkum Země, který slouží zemědělství, lesnictví, vodnímu hospodářství, vyhledávání nových zdrojů surovin, atd. Jsou jich stovky. Tyto družice jsou určitým způsobem ohrožené, protože i když některé civilní instituce sledují provoz okolo Země, nemají vždycky tak dokonalé prostředky jako vojáci. Teprve v poslední době je majitelé vybavují silnějším ochranným pláštěm, protože počítají s jejich dlouhodobým provozem. Nicméně spojové družice Iridium měly podle mluvčího firmy Iridium Satellite silnější ochranu, takže se podivoval nad jejím zánikem.
Jejich sledování však není tak přesné jako u pilotovaných těles a vojenských družic. Jejich dráhy jsou známé s přesností na 2 kilometry. Iridium a Kosmos, které se srazily, měly podle sledovacích stanic okolo sebe proletět ne vzdálenosti 800 metrů.
Ovšem na druhé straně každá soustava pracuje s velkým množstvím družic, takže není problém mrtvé těleso rychle nahradit. Například právě projekt Iridium, kam patří zničené spojové těleso, představuje 66 družic.

Známé srážky

Odborníci už zaznamenali spoustu případů, byť ne vždy zcela prokazatelných.
Známe řadu sovětských družic, u kterých unikl plyn z jejich nitra, což způsobilo jejich přehřátí a selhání elektroniky. Odborníci se domnívají, že to mohly zavinit nárazy drobného úlomku smetí, který prorazil plášť tělesa.
V roce 1975 patrně zničily americkou balonovou družici Pageos některé z miliardy měděných jehliček z projektu West Ford. V roce 1981 se znenadání rozpadla sovětská družice Kosmos 1275. Následující rok bylo na radarech vidět, jak do amerického Landsatu 4 narazilo z boku nějaké tělísko, a tím ji zlikvidovalo.
V létě 1983 přistál raketoplán Challenger s mikrokrátery velké několik milimetrů na čelním skle - narazil tam nějaký kovový materiál. Od té doby zaznamenali poškození těchto skel, často i šupinkami laku z raket, asi mnohokrát, naštěstí je nic neprorazilo. Mnohem horší věc objevili loni po návratu jednoho stroje - v radiátoru uvnitř dveří nákladového prostoru byla centimetrová dírka. "Úlomek rakety či družice prorazil plech a o dva centimetry minul trubku, kudy proudí chladicí freon," říká Antonín Vítek z Akademie věd. "Kdyby zasáhl trubku, musela by posádka zavřít jednu větev chladicího systému, tedy asi 10 procent kapacity. Životy kosmonautů by nebyly ohroženy."
V roce 1984 opravovali kosmonauti na palubě raketoplánu družici Solar Maximum a na jejím povrchu našli 160 mikrokráterů - většinu způsobily částečky barvy či kousky kovu, zbytek mikrometeority. Při poslední generální opravě Hubbleova teleskopu napočítali kosmonauti na 800 drobných kráterků, největší měl průměr 5 centimetrů - opět známky střetávání. Malou francouzskou družici Cerise rozbil v roce 1996 úlomek třetího stupně rakety Ariane vypuštěné devět let před tím.

Žádný vliv na Zemi

Tento kosmický odpad nepředstavuje pro lidi na Zemi žádné nebezpečí. Ani astronomům při jejich pozorování hvězdných objektů nevadí.

Nemáme "kosmické počišťovače"

Zatím neexistují technické prostředky, které by spolehlivě a nepříliš draho čistily oběžnou dráhu od tohoto kosmického smetí. Všechny úvahy o "kosmických počišťovačích" zatím selhávají. Určitě v příštích 20-30 letech je nikdo nepostaví. Nejčastěji se mluví o úklidu oběžné dráhy pomocí laserových paprsků, které by tato tělíska po zásahu vypařily, ale to zatím zůstává ve sféře fantazie.


SRÁŽKY DRUŽIC? NOVINKA, ALE…

Na oběžné ráze okolo Země se srazily dvě družice - funkční americká a dávno vyhaslá ruská. Srážky těles ve vesmíru se stávají už léta. Tady je novinkou to, že se srazily dvě družice, tedy mohutná tělesa.
Do té doby jsme zaznamenávali střetnutí družic s troskami jiných umělých kosmických těles, byly jich tisíce. Mnohdy se nic nestalo - například když se raketoplán vrátil s mírně škrábnutým sklem nebo když při poslední opravě Hubblova teleskopu napočítali kosmonauti na jeho plášti na 800 drobných ďobnutí. Ale už se několikrát stalo, že se některá družice náhle, jakoby bez příčiny, odmlčela - odborníci se obávali, že ji poškodilo nějaké drobné tělísko.
Když se před půlstoletím začaly vypouštět družice, sondy a kosmické lodi, nikdo nedomýšlel, že by mohl vzniknout nějaký malér. Tělesa, která se dostala na nízké dráhy okolo Země, do 300-400 kilometrů, padala dolů vlivem tření o atmosféru a nakonec v ní po několika měsících většinou shořela. Ovšem ve vyšších výškách zůstávala roky a desetiletí, rozpadala se, případně se tyto trosky dál srážely a drobily. Na to, aby se všechna umělá kosmická tělesa po skončení provozu snášela do menších výšek, kde by shořela, případně bez úhony přistála, na to neměl nikdo peníze.
Do vesmíru jsme vypustili takřka 34 tisíc umělých těles, z toho je něco přes 6 tisíc v provozu. Americké a ruské radary sledují veškeré dění na oběžné dráze. Velké prostředky vynakládají na registraci úlomků. Objekty od 5 centimetrů vidí asi do výšky 500 kilometrů - těch je nyní na 18 tisíc. Těch drobnějších, které nejsou viditelné, se odhaduje na 110 tisíc.
Američané upozorňující řídící středisko Mezinárodní kosmické stanice ISS na případná rizika, takže kosmonauti se mohou střetnutím včas vyhnout. Totéž dělají vzdušné síly u vojenských družic - špionážních, spojových, navigačních, atd. I majitelé civilních družic, jako bylo Iridium, které zničil nefunkční ruské vojenský Kosmos, dostávají varování, ale nikoli naprosto přesná - první měření totiž ukázala, že obě tělesa se minou o 800 metrů.
Srážkám komerčních a vědeckých družic se dá zabránit jedině tak, že budou vybavena korekčními motorky pro případný únik a dostanou naprosto přesné údaje ze sledování. A to nebude zadarmo.
Odborníci si už několik desetiletí lámou hlavu nad tím, jak by se dal vyčistit prostor okolo země od trosek. Bohužel zatím není žádná technicky schůdná a ekonomicky přijatelná metoda v dohledu. Nicméně výpravy kosmonautů a lety důležitých družic jsou pod takovým dohledem, že by neměly být ohroženy.

Vyšlo po redakčním dopracování v MfD 13. 2. 2009