Znečišťujeme oběžnou dráhu Země. Vesmírná kolize je otázkou času
27. ledna 2023 proletěl asteroid velikosti nákladního auta ve vzdálenosti 3 600 kilometrů od Země. Mnohonásobně blíže než mnohé telekomunikační satelity. Přesto to nebyl ten den, který mohl být příčinou vesmírného karbunkula. Sleduje to někdo?
Deset hodin po tomto průletu se ve výšce 984 km nad Zemí ve vzdálenosti pouhých 6 metrů minuly dva další objekty podobné velikosti jako zmíněný asteroid. Jednalo se o pozůstatek sovětské rakety ze 60. let 20. století, označený SL-8, a ruskou špionážní družici z roku 1998, Kosmos 2361. Tento průlet byl již potenciálně nebezpečný.
V případě srážky by se vše pokazilo. Raketa a družice by se rozpadly na tisíce úlomků, které by pokračovaly v krouživém pohybu kolem Země a zvýšily by počet vesmírných úlomků. Stává se smrtelnou hrozbou pro ostatní družice, pilotovaná vozidla, jakmile se ocitnou na jejich dráze letu, a nakonec pro kohokoli ve vesmíru.
Proč je „vesmírný odpad“ tak smrtící?
Malý kamínek vržený směrem k projíždějícímu autu nanejvýš ohne karoserii, ale kdyby se nám podařilo tento kamínek hodit rychlostí 28 000 kilometrů za hodinu, což stačí na to, abychom se za minutu dostali ze Zakopaného do Gdaňsku? To by auto nepřežilo. To, co by se stalo, by nebyla nehoda, ale katastrofa.
Touto rychlostí se pohybují družice ve výšce několika set kilometrů nad naší planetou a touto rychlostí se pohybuje i Mezinárodní vesmírná stanice. Proto její celý oběh kolem Země trvá jen necelou hodinu. To je také rychlost vesmírného smetí a důvod, proč je v případě srážky tak smrtící.
Když narazí do bezpilotního vozidla, přijdou o vybavení, když narazí do vozidla s posádkou, ohrozí životy lidí na palubě. Problémem je také to, že potenciálně nebezpečných „projektilů“, které jsou „vesmírným smetím“, přibývá a může být obtížné tento trend zvrátit, jak píše server Britannica.
Stal se vesmír „odpadkovým košem“?
Lidstvo vysílá na oběžnou dráhu Země nejrůznější přístroje již od roku 1957, kdy se tam jako první vydala sovětská družice Sputnik 1. Od 60. let až do konce 80. let, v době studené války a závodů ve zbrojení, se příliš nehledělo na to, co se s družicemi stane, až dokončí svou práci. O zbytky raket, které nedopadly na Zemi, ale zůstaly na oběžné dráze, byl malý zájem. Nejstarší úlomek rakety, který stále obíhá kolem Země, pochází z letu družice Vanguard 2 z roku 1959.
To ale není vše, zbytky raket, neaktivní nebo poškozené satelity mohou samy explodovat a vytvořit oblak trosek. Zbytky paliva, baterií nebo jiných hořlavých látek explodují. K poslední takové nehodě došlo v listopadu 2022, kdy ve výšce asi 830 km nad Zemí explodovaly zbytky čínské rakety „Dlouhý pochod 6A“. Rozpadl se na téměř 500 kusů trosek.
Podmínky ve vesmíru navíc způsobují, že předměty, které jsou v něm umístěny, se pomalu rozpadají. Odlupuje se nátěr, objevují se úlomky tepelné izolace, konstrukce praská. To vše vytváří vesmírný odpad, kterým se zabývá i NASA.
Dnes je naše povědomí o nebezpečí vesmírného odpadu větší. Stavíme rakety, které se vracejí na Zemi a mohou být znovu použity. Hledáme způsoby, jak deorbitalizovat sondy, které již nejsou aktivní. Existuje mnoho nápadů, satelity s klepety nebo vrhací sítí, ale také speciální plachty, které po rozvinutí přitáhnou vozidlo k atmosféře, kde shoří.
Bohužel v posledním desetiletí 21. století došlo také k výraznému zrychlení vývoje satelitních technologií. Satelity se staví rychleji a levněji a objevily se konstrukce vyrobené pomocí technologie 3D tisku.
Díky miniaturizaci (konstrukce typu krychle o velikosti od desítek do několika desítek cm) vysíláme do vesmíru družice ve velkém množství. V lednu 2021 vypustila společnost SpaceX najednou 143 malých satelitů. Při prvním letošním uvedení na trh, 114.
V roce 2022 bylo zaznamenáno rekordních 155 startů raket. Jen v letošním roce má SpaceX zájem o 100 startů. Níže je uveden přehled naší dosavadní expanze na oběžnou dráhu Země (od roku 1957 do roku 2022):
- uskutečnilo se 6370 úspěšných startů raket,
- díky tomu bylo na oběžnou dráhu Země umístěno 15090 družic,
- ve vesmíru jich je stále 9800,
- 7200 z nich je v provozu,
- ale všechny sledované objekty na oběžné dráze Země mají nyní hodnotu 32290,
- na oběžnou dráhu bylo vyneseno 10600 tun produktů pozemské technologie.
Stále se zvyšující tempo vývoje v kosmickém průmyslu znamená, že počet objektů na oběžné dráze velmi rychle roste. Po vypršení nominální doby provozu se připojí k ostatnímu vesmírnému smetí.
Riziko nehod se netýká jen astronautů
Ve vzdálenosti až 1 000 km nad Zemí jsme schopni sledovat vesmírné smetí o velikosti (průměru) asi 5 až 10 cm. Na geostacionární dráze, tj. ve vzdálenosti přibližně 36 000 km, lze sledovat pouze úlomky o průměru do jednoho metru.
Nejděsivější je, že nevidíme všechen vesmírný odpad, kterého je zatraceně hodně. Těch menších než 10 cm a větších než 1 cm je více než milion. A mohou zcela zničit satelit nebo nenávratně poškodit pilotované vozidlo. K tomu je třeba připočíst drobné částice o velikosti od jednoho milimetru do jednoho centimetru, kterých může být až 130 milionů.
Zatím jsme měli štěstí. Dramata na oběžné dráze s lidmi a vesmírným odpadem jsme zatím nezažili. Jejich výskyt může být jen otázkou času.
Na nízké oběžné dráze Země (LEO), tj. ve výšce menší než 2 000 km nad Zemí, došlo jen v roce 2022 k 836 průletům dvou objektů vzdálených od sebe méně než 100 m.
Proto se v případě Mezinárodní vesmírné stanice, u níž je pravděpodobnost srážky se známou skupinou vesmírného smetí 1:100 000, provádějí manévry ke korekci dráhy stanice, aby se srážce vyhnula. A to je pravděpodobnost menší než šance, že v loterii padne pětka. Od roku 2001 bylo provedeno více než 30 takových oprav. Nezapomínejme, že tam nakonec pracují lidé, kteří by se neměli každý den obávat o svůj život.
Riziko vesmírných nehod nedává spát ani pracovníkům ve vesmíru na Zemi, přestože se nemusí obávat o svůj život. Meteorologické, komunikační a navigační družice mohou být kdykoli poškozeny srážkou s kosmickým odpadem. Důsledky narušení služeb, které je využívají, bychom pocítili i my.
Bezpečnost na oběžné dráze vyžaduje vesmírnou policii
Většina vesmírného odpadu shoří v atmosféře
Naopak, čím výše je něco na oběžné dráze, tím déle to padá k Zemi a představuje hrozbu. Z výšky 500 km po dobu 25 let, ve výšce 800 km po dobu 150 let, ve výšce 1200 km již 2000 let. Největším problémem je kosmické smetí ve výšce 800 až 900 km nad zemským povrchem. Tam jich vzniká většina a tam se také nachází mnoho satelitů.
Je jen otázkou času, kdy se jeden z mraků trosek nebo jednotlivých úlomků srazí s důležitou družicí, která před ním nestihne včas uniknout.
První zaznamenaná srážka ve vesmíru se odehrála mezi družicemi Iridium-33 a Kosmos 2251, které se 10. února 2009 roztříštily ve výšce 776 km nad Sibiří a vytvořily přibližně 2 300 úlomků. Takových náhodných srážek bylo v historii relativně málo, ale existují i jiné zdroje kosmického smetí. Víme již o více než 600 událostech, které k nim vedly, zatímco o dalších prostě nevíme.
K tomu je třeba připočíst důsledky lidské hlouposti. V roce 2007 Čína při testování svého systému ničení družic (ASAT) sestřelila meteorologickou družici Fengyun-1C ve výšce 865 km. Výsledkem bylo více než 3 500 kusů trosek, což v té době představovalo 25 % všech sledovaných objektů tohoto typu na oběžné dráze. Při podobném ruském experimentu v roce 2021 vznikl oblak 1500 úlomků, jejichž průlet v blízkosti Mezinárodní vesmírné stanice znamenal, že se posádka musela připravit na případnou evakuaci, jak píše server ESA.
Bezpečnost na oběžné dráze Země je každým rokem více a více ohrožena. Proto musí existovat něco jako vesmírná policie. Jejím úkolem je:
- k řízení provozu ve vesmíru,
- zajistit, aby nedošlo ke katastrofám způsobeným člověkem,
- prosazovat předpisy týkající se pohybu na oběžné dráze Země,
- sledování polohy objektů na oběžné dráze, vyhodnocování rizik katastrof.
V některých ohledech se jedná o úkoly podobné těm, které plní policisté na Zemi, ale budoucnost sci-fi filmů s vesmírnými policejními vozy je ještě daleko. Dnes jsou potřebná A především lidská odpovědnost.
Roli vesmírného policisty v současnosti plní především USA.
Evropa má své vlastní instituce, které se zabývají problémem kosmického odpadu, ale nejsou nezávislé. Proto vzniká iniciativa, do níž je zapojeno 15 zemí EU. V důsledku toho má Evropa vytvořit vlastní systém řízení vesmíru, který bude jako další stanoviště spolupracovat s americkým.
Zdroj: redakce – autorský text, esa.int, nasa.gov, britannica.com