19.8.2022 | Svátek má Ludvík


VESMÍR: Stále větší hrozba - kosmické smetí

30.6.2010

Na oběžné dráze okolo Země se vytváří oblak, ze kterého nemá nikdo radost. Je to smetiště: vyhaslé družice, vypotřebované poslední stupně raket a jejich úlomky. Všechny tyhle trosky ohrožují kosmické stroje včetně pilotovaných, jako je Mezinárodní stanice ISS, americké raketoplány a ruské lodě Sojuz.

Nejzamořenější výšky

Kolik těchto kousků je? To pořádně nikdo neví. Velitelství protivzdušné obrany severoamerického kontinentu NORAD tyto částečky sleduje a katalogizuje, později se přidali rovněž Rusové a Číňané. Registrují jich na 15 500, každý má evidenční číslo. Začínají od výšky 200 kilometrů, pak jejich množství přibývá, nejvíc jich je kolem 1000 kilometrů, potom hustota klesá až k mraku ve výšce 2000 kilometrů, dál už je to dobré. Další nahuštění je na geostacionární dráze ve výšce 36 000 kilometrů nad rovníkem. Asi 20 000 registrovaných úlomků už zaniklo.
Do výšky 500 kilometrů sledují pozemní radary a dalekohledy objekty o velikosti 5–10 centimetrů. S přibývající výškou se jejich schopnosti snižují, takže na geostacionární dráze rozeznají objekty velké 30–100 centimetrů. Vidí i tělíska 1–3 centimetry, ale ty nelze je identifikovat a určit jejich oběžné dráhy.
Drobných úlomků nad jeden centimetr se pohybuje okolo Země na 600 tisíc, počet těch ještě menších se odhaduje na desítky milionů kusů. A vzájemnými srážkami se tyhle částečky drolí. Všechno tohle dohromady váží až 6 tisíc tun.
Nejdůležitější pozemní stanice patří všude vojákům, původně totiž sloužily k odhalování útoku nepřátelských raket. Proto i zveřejňovaná čísla o tom, co všechno vidí, budou spíše nižší než ve skutečnosti – zřejmě sledují víc menších objektů, než přiznávají, aby neprozradili své možnosti.

Řízené ničení stanic

Když začali Sověti a Američané vypouštět první umělé družice, počítali s tím, že postupem času sestoupí do nižších výšek, shoří a rozpadnou se v atmosféře. Výška jejich drah se totiž pohybovala mezi 200–400 kilometry, takže si s nimi nemuseli dělat starosti.
Později se přidaly svými družicemi další státy, takže provoz zhoustl. Navíc se ukázalo, že pro některé služby budou výhodnější dráhy vyšší, například pro meteorologické družice okolo 800 kilometrů, pro navigační 20 000 kilometrů a pro spojové dráha geostacionární. A právě z vyšších výšek padají trosky družic a raket do atmosféry, kde shoří, neúměrně dlouho – z 1000 kilometrů okolo 8000 let, z 20 000 kilometrů přes 100 000 let.
Konstruktéři obou kosmických velmocí si také uvědomili, že opravdu velká tělesa musí sami navést na zničující dráhu. „S těmito pokusy začali Američané,“ říká Antonín Vítek z Akademie věd. „Orbitální stanice Skylab, autobus vážící 75 tun, neměla korekční motory. Proto ji rozrotovali a modlili se, aby spadla do Indického oceánu. To se z větší části podařilo. Ale něco přeletělo a spadlo v okolí města Perth v západní Austrálii.“
Ruská stanice Saljut 7, k níž byl připojen Kosmos 1986, se dostala samovolně do atmosféry v roce 1991. Většina trosek dopadla do oceánu, ale část poblíž města Capitan Bermudez, 400 kilometrů od argentinské metropole Buenos Aires. Lépe se o deset let později rozloučili i s Mirem, který poslali do Tichého oceánu.

Radioaktivní nebezpečí

Američané a Sověti používali někdy k pohonu palubních aparatur družic ve výškách 700–1500 kilometrů jaderné zdroje. Tělesa, která už nefungují, tam nyní bloudí a nesou dohromady asi tunu radioaktivních materiálů. Zatím nás neohrožují, z téhle výšky budou padat stovky let. Ovšem není vyloučeno, že některé větší radioaktivní kusy by mohly zasáhnout zemský povrch. Doufejme, že do té doby vyvinou odborníci techniku, která tomuto nebezpečí předejde.
Není to žádné strašení. V lednu 1978 spadl v okolí Velkého otročího jezera v Kanadě kus sovětské špionážní družice Kosmos 954 vybavené atomovým reaktorem. Po složitém pátrání našli Kanaďané jeho trosky. O pět let později se zřítilo do Atlantiku další obdobné těleso Kosmos 1402.

Úder do ramene

I z dalších družic občas spadnou drobné části na Zemi. V roce 1997 odhadovali odborníci na konferenci o problémech s pojištěním kosmického provozu v Benátkách, že za uplynulých 40 let dopadlo na zemský povrch okolo 10 tisíc kousků družic a raket, které neshořely v atmosféře. Klasický je případ krávy na Kubě, kterou zasáhl úlomek americké družice. V roce 1962 dopadly zbytky sovětského Sputniku 4 do ulic města Manitowoc v americkém státu Wisconsin, naštěstí se nikomu nic nestalo. A tak dále.
Údajně pouze jednou se kousek tohoto smetí strefil do člověka. V lednu 1997 spatřila Lottie Williamsová v americkém městě Tulsa při procházce parkem „velké zářící světlo připomínající oheň“. A vzápětí ji něco udeřilo do ramene – úlomek rakety, která před tři čtvrtě rokem vynesla na dráhu americkou vojenskou družici.

Neznámé i známé srážky

Občas se stane, že se znenadání odmlčí některá družice, aniž by před tím zápasila s obtížemi, a pozemní řídicí středisko už ji nedokáže probudit k činnosti. Odborníci se domnívají, že ji buď zasáhla nějaká troska, anebo mikrometeoroid. Někdy se to podaří zjistit. Patrně poprvé to bylo v červenci 1996, kdy francouzskou družici Cerise poškodil úlomek posledního stupně francouzské rakety Ariane vypuštěné před deseti lety.
Loni v únoru se poprvé srazily ve vesmíru dvě družice: do americké spojové družice Iridium 33 vrazila nad Sibiří ve výšce 760 kilometrů ruská vojenská telekomunikační Kosmos 2251. Ruský objekt už dávno nebyl pod kontrolou, americký fungoval a jeho řídící středisko vypočítalo, že se minou o několik desítek metrů – to se nepovedlo. Oblast katastrofy se změnila ve dvě oblaka trosek – zpočátku na 600 kusů, které se dále srážely a drolily do tisíců menších.

Kosmonauti v ohrožení

Také kosmonautům smetí hrozí. Větší kousky dokáže sledovat americká radarová a optická síť, takže je může včas varovat. Malé zůstávají rizikem.
V roce 1983 našli technici první poškození raketoplánu Challenger na jeho okně. Od té doby bedlivě prohlížejí každý stroj po přistání, a když jsou okna poškrábaná hlouběji, raději je vyměňují. „Například během posledního letu raketoplánu Endeavour zjistila posádka ještě ve vesmíru tři několikamilimetrové krátery na oknech kabiny,“ dodává Vítek. „Naštěstí poškození nebyla vážná.“
V září 1991 se musela posádka raketoplánu vyhnout troskám ruské družice. Od té doby se to stalo několikrát.
Mezinárodní kosmickou stanici ISS chrání na 200 ochranných štítů. Ovšem jakmile její posádce ohlásí Houston, že se blíží větší úlomek, musí mu uhnout. V březnu 2009 už přišlo varování pozdě. Trojice kosmonautů se proto uchýlila do lodě Sojuz, aby v případě potřeby mohla okamžitě odletět. Naštěstí troska stanici minula o několik set metrů. Byl to sedm centimetrů dlouhý a asi kilogram těžký úlomek z poslední stupně rakety Delta 2, která vynesla v roce 1993 do vesmíru navigační družici systému GPS.
Kosmonauti, kteří loni opravovali Hubbleův teleskop, napočítali na jeho plášti na 800 drobných ďobnutí – stop po srážkách s drobným smetím anebo také s mikrometeority.

Trosky z vojenských experimentů

Bohužel někdy vyrábějí trosky samy velmoci při zkouškách kosmických zbraní. Od začátku šedesátých let zkoušeli Sověti na oběžné dráze antidružice určené k ničení jiných družic, později je dokonce jako operační zbraně vypouštěli. Američané se zase pokusili zasáhnout družice raketami vypouštěnými ze Země, později z letadel. Neúspěchy střídaly úspěchy, které nebyly nijak výrazné. Naštěstí létaly cílové družice na nízkých drahách, takže vzniklé stovky trosek se brzy vypařily v atmosféře a prakticky nic neohrozily.
Velmi riskantní experiment mají na svědomí Číňané. V lednu 2007 sestřelili vyhořelou meteorologickou družici FY-1C, která kroužila ve výšce 865 kilometrů. Místo ní se objevil oblak 2300 úlomků větších 10 centimetrů a 30 tisíc menších. Právě tahle vysoká dráha odborníky znepokojila – z ní bude padat toto smetí do atmosféry tisíce let.
Zato zničení americké vojenské meteorologické družice USA 193, která se vymkla kontrole, raketou z křižníku, které se odehrálo o 13 měsíc později, nepřineslo žádné potíže. Tento cíl se totiž pohyboval ve výšce 250 kilometrů a už za rok nebyly po jeho smetí žádné stopy.

Hřbitov nad geostacionární drahou

Mezi prvními odborníky, kteří začali upozorňovat na nebezpečí srážky tohoto smetí s dosud fungujícími umělými tělesy, byl český astronom Luboš Perek. V roce 1990 se podílel na vypracování studie o tomto problému. Vědeckotechnický podvýbor přijal vydal v roce 2007 vydal směrnice ke snížení nebezpečí kosmické tříště, které však jsou právně nezávazné. „Důležité je předcházet explozím a rozpadu tím, že se na konci činnosti vybijí baterie a vyprázdní palivové nádrže,“ řekl Perek na zasedání Učené společnosti ČR v dubnu 2007. „Nesporná zásada je neničit úmyslně družice.“
Vzhledem k vysokému obsazení geostacionární dráhy se OSN požádala státy, aby zajistily, že po skončení činnosti geostacionárních družic budou mít palivo na zvýšení své dráhy aspoň o 300 kilometrů. Odtamtud už nehrozí, že by se vrátily na dráhu geostacionární. Ovšem tento kosmický hřbitov může být překážkou při letech na Měsíc a dál.

Sběrač, nebo kanon?

Američané navrhují, aby do budoucnosti byly všechny družice vybaveny k vlastnímu návratu do atmosféry, a to do 25 let od ukončení činnosti.
O vyčištění prostoru okolo Země uvažují vědci už několik desetiletí. Například kalifornská firma Tether Application přišla s projektem elektrického systému, který by za pomoci geomagnetického pole umožnil každé družici sestoupit do atmosféry. Už před půldruhým desetiletím vypracovali odborníci NASA návrh na likvidaci kosmického smetí. Paprsky laserových děl ze Země by zahřívaly trosky na nízkých drahách, ty by následkem toho měnily dráhu a rychleji se nasměrovaly do atmosféry. Ovšem to by vyžadovalo postavit celou síť takových děl vybavených výkonnými dalekohledy. Projekt by stál 60 milionů dolarů, další peníze potom provoz.
Návrat nefungujících těles z drah okolo Země je mimořádně obtížný a zřejmě velmi drahý – shodli se odborníci z celého světa, kteří o tomto problému diskutovali loni v prosinci v Chantilly poblíž Washingtonu. Třebaže hovořili o několika schůdných metodách, žádná se zatím nezkoušela a není jasné, jestli by se ekonomicky vyplatila.

Věčný malér civilizace

Malér s kosmickým smetím je typický pro celý vývoj lidstva. Člověk se vždycky rozhodne k nějakému činu – zpočátku se zdá, že má nesporný úspěch, ale po čase se vynoří potíže, které jeho činnost paralyzují a zpochybňují.
Když začali pravěcí zemědělci kácet lesy, aby měli volnou plochu pro pole, netušili, že devastují krajinu, usnadňují na ní záplavy a sesuvy půdy, snižují plochu pro život zvířat a podobně. Odlesňování také přináší změnu klimatu, protože stromy vyrábějí fotosyntézou kyslík, přičemž spotřebovávají oxid uhličitý, který patří mezi skleníkové plyny. V některých zemích, kde tahle devastace dostoupila vrcholu, už to pochopili a snaží se opět zalesňovat, například v Číně a v Indonésii.
Když zrodila první průmyslová revoluce parní stroj, dělníkům v továrnách ubyla dřina. Kouřící komíny se staly ikonou 19. století. Avšak už v minulém století začali lékaři upozorňovat, že zplodiny z kouře ohrožují lidi. Majitelé fabrik byli nuceni montovat na komíny různá zařízení, které škodliviny zadržovaly, ale dodnes čoudí mnohé dál, jako na Ostravsku a v severních Čechách.
Když se začal z ulic velkých měst svážet domácí odpad, byli lidé šťastní, že se o něj nemusí starat. Ale ukázalo se, že nikdo nemá zájem, aby v blízkosti jeho bydliště vznikaly skládky. Odborníci museli vymyslet, jak se ho racionálněji zbavovat.
A totéž se nám stalo s kosmickým smetím. Když začaly létat první družice a kosmické lodi, nikdo nepomyslel na to, že jejich trosky zamoří nejvíce frekventované dráhy. Dnes nikdo nemá pár set milionů dolarů na kosmickou čistící službu. Myslím, že politici velmocí budou tento problém odkládat do té doby, než nějaká troska narazí do obydleného kosmického plavidla a zemřou kosmonauti. Teprve potom budou muset peníze najít – a budou to už desítky miliard dolarů.

Otištěno ve zkrácení v MFD - Víkend, Věda, 26. 6. 2010

Se svolením autora převzato z www.karelpacner.cz



VELKÁ LETNÍ SOUTĚŽ: Léto venku s eMiminem je zpět. Na co se můžete těšit?
VELKÁ LETNÍ SOUTĚŽ: Léto venku s eMiminem je zpět. Na co se můžete těšit?

Rok se s rokem sešel a vy znovu můžete rodinné výlety využít k velké hře na eMiminu. Pravidla hry jsou tentokrát ještě jednodušší. O co hrajeme? O...