Od roku 1957 jsme za hranice atmosféry vynesli tisíce umělých objektů – tzv. satelitů. Jejich přítomností vzniká na oběžné dráze kolem Země spousta kosmického smetí. Tuto skutečnost nám osvěžila srážka dvou satelitů ve výšce 790 kilometrů nad Sibiří. Opět se tak začalo vážněji diskutovat nad problematikou kosmického smetí a monitoringu aktivních těles. Jaký je tedy pořádek nebo spíše nepořádek nad našimi hlavami?
Obrázek znázorňující kosmické smetí;
zdroj fotografie: NASA.
Vznik kosmického smetí
Ve vesmíru se pohybují spousty těles, která nevyrobil člověk. Vesměs se jedná o kosmický prach a částice hmoty, které létají z různých důvodů vesmírem. Většinou jsou takové objekty velmi malé a na radarech neviditelné. Pro satelity nepředstavují výrazné nebezpečí. Jako kosmické smetí pak charakterizujeme předměty vzniklé lidskou činností. Jedná se zejména o úlomky z družic, stupně nosných raket a neaktivní tělesa.
K vynášení do vesmíru slouží pouze prostředky založené na reaktivním (raketovém) pohonu. Ve většině případů – s výjimkou raketoplánů – se jedná o klasické rakety. Satelitu musí udělit pro udržení na stabilní dráze rychlost minimálně 7,9 kilometru za sekundu. Nosiče se zpravidla rozdělují na několik stupňů. Po dohoření jsou jednotlivě odhazovány a nezatěžují dále nosič svou hmotností. Poslední stupně dosahují téměř stejné rychlosti jako vynášený satelit. Ten tak na oběžné dráze zůstává delší nebo kratší dobu. Satelity jsou katalogizovány a nadále sledovány. Jedná se především o rozměrově velká tělesa a na nízkých oběžných drahách nevydrží dlouho – v horních vrstvách atmosféry zanikají. Z různých zmíněných těles může vznikat smetí také ztrátou celistvosti, odloupnutím barviva nebo střetem s jiným přirozeným i umělým předmětem. Velká část prostoru okolo naší planety je tímto druhem znečištěním zasažená na určitých drahách a nejedná se o chyby, nýbrž důsledky použité techniky odpovídající technologii a finančním prostředkům. Existuje ještě několik možností, které jsou velmi zbytečné a plynou z nevědomosti, nedostatečné pozornosti a utajení.
Co děláme se starými satelity? Necháváme je napospas!
Životnost satelitů je limitována. Nejmodernější telekomunikační družice na vysokých drahách již vydrží funkční více než desetiletí. Jedná se o případ, který neplatí vždy. Na nižších drahách pod tisíc kilometrů jsou velké nároky na manévry. Protože i ve výšce stovek kilometrů působí zemská atmosféra a gravitace, musíme rychlost satelitů navyšovat. Po určité době se vyčerpají zásoby paliva, těleso se stává neovladatelným a následujících několik let bude sestupovat do nižších výšek, než shoří v atmosféře. Další příčinou neovladatelnosti satelitu je porucha nebo ukončená životnost (morální i technická). Možná si nyní pokládáte otázku, proč to takto je? Jakékoliv manévry na oběžné dráze jsou totiž energeticky náročné.
Větší zásoby paliva zvyšují nároky na konstrukci družice i rakety a neúměrně zvyšují cenu. Řada komerčních i vojenských organizací tak raději použije poslední zbytky paliva k provozu než navedení na vhodnější dráhu pro pozdější zánik. Žádná nadnárodní organizace prozatím neuvedla v platnost přísnější pravidla pro kontrolu a zánik satelitů.
Velitelství NORAD, které sleduje satelity na oběžné dráze.
Zdroj fotografie: Wikipedia.org.
Sledování, řešení a vyvození odpovědnosti bývá problémem
Za družice má odpovědnost její provozovatel. Vynášení a pohyb na oběžné dráze má svá psaná i nepsaná pravidla a mezinárodní úmluvy. Bohužel se jednou za čas najde někdo, kdo se chová nezodpovědně a nenese za to žádné následky. V minulosti například Američané rozprášili na oběžné dráze stovky kilogramů kovových špendlíků, údajně z důvodu výzkumu. Za typický příklad neukázněnosti nemusíme kupodivu chodit daleko do historie. 11. ledna 2007 Číňané demonstrativně sestřelili svou vlastní družici. Krok měl pochopitelně kromě technických a bezpečnostních důvodů také propagandistický efekt. Dosluhující meteorologická družice, Feng Yun 1C, obíhala Zemi ve výšce 865 kilometrů. Sestřelení satelitu provedlo také námořnictvo Spojených států amerických. Pro svou operaci si však vybrali neaktivní družici s nebezpečným palivem. Na palubě se nacházelo velké množství toxického hydrazinu. Použita byla běžná raketa s upraveným programem letu a kinetickou hlavicí. Zajímavé je také to, že sestřel se uskutečnil počátkem roku 2008. Jistý vliv na to mohl mít předešlý čínský pokus a vhodné podmínky k zásahu. Na rozdíl od Číny USA svým krokem nezpůsobily vysoké riziko a dokázaly jej také logicky opodstatnit.
O sledování se stará několik monitorovacích stanic. Vlastní je zejména USA, Evropská kosmická agentura a Čína. Právě první jmenovaná země se může pochlubit systémem schopným na nízkých drahách zachytit těleso o rozměrech již kolem pěti centimetrů. Žádná z těchto organizací nenese přímou mezinárodní odpovědnost za provoz na oběžné dráze, provozovatel zničené družice tedy nemůže chtít například po čínské sledovací stanici proplacení škod. Na objekty na oběžné dráze se vztahuje veřejné mezinárodní právo. Veškeré rozhodování, odpovědnost a řešení se pak zakládá na úmluvách a smlouvách, zejména pak Kosmická smlouva a úmluva o mezinárodní odpovědnosti.
Nečekaná kolize nás zaskočila všechny
V úterý 10. února v 16:56 světového času se ve výšce necelých 800 kilometrů srazila dvojice satelitů. Tato zpráva v několika dalších hodinách obletěla svět. Nikdy předtím se nestřetly dva samotné satelity. Překvapeni byli i samotní odborníci a začalo se debatovat o možné příčině. Družice Iridium byla doposud aktivní a sloužila k datovým přenosům pro satelitní telefonování. Škoda na druhém objektu není žádná, jednalo se o nefunkční ruský vojenský satelit. Podle sledovací stanice v USA se objekty měly minout ve vzdálenosti 800 metrů. Na první pohled se toto číslo zdá být dostatečné. Uvědomme si však, že se předměty na oběžné dráze pohybují rychlostí minimálně 28 400 kilometrů za hodinu (7,9 kilometru za sekundu). Při takových rychlostech stačí drobná změna, odlišnost nebo nepřesnost a bezpečná vzdálenost pro průlet se obrazně řečeno vypaří.
Satelit Iridium 33 byl na oběžnou dráhu vynesen v roce 1997. O provoz se stará stejnojmenná společnost, která disponuje celou „flotilou“ podobných objektů. Po ztrátě satelitu musí provést korekce a opatření pro zajištění služeb svým zákazníkům. Hmotnost Iridia 33 byla při srážce zhruba 600 kilogramů. Ruský vojenský satelit Kosmos 2251 vážil zhruba 900 kilogramů, během jediného okamžiku tak nově vzniklo 1,4 tuny nebezpečného kosmického smetí. Každý z úlomků letí jiným směrem a jinou rychlostí. Navíc nejsme schopni detekovat kusy menší než asi pět centimetrů a ty jsou stále ještě velmi nebezpečné. Řešení odpovědnosti bude složité. Platí totiž nepsané pravidlo, že přednost má nefunkční satelit. Na druhou stranu soukromá společnost nemá příliš prostředků pro vlastní sledování a musí se rozhodovat podle informací ze státních radarů. Při sledování oběžných drah hraje velkou roli také rozměry a tvar tělesa, což má značný vliv v souvislosti s atmosférou. Nedělejme si iluze, že ruské tajné služby zpřístupnily přesné informace o Kosmosu 2251. Navíc při sledování mají vždy přednost vojenské družice dané země (v tomto případě americké) a bezpečnost Mezinárodní kosmické stanice.
Možná poloha smetí, které vzniklo srážkou.
Zdroj fotografie: www.universetoday.com.
Co s tím budeme dělat
Bezprostředně po srážce bylo detekováno na šest set úlomků. Z uvedených obrázků je zřejmé, jakým způsobem se dráhy křížily, a na některých místech nebude bezpečno. Se vším kosmickým smetím, které nám létá nad hlavami, nemůžeme pro tuto chvíli dělat nic. Do budoucna se musíme snažit předcházet srážkám našich objektů a minimalizovat vznik kosmického smetí. Na druhou stranu nepanikařme a buďme realisté. Družice létají kolem celé zeměkoule a ve výškách stovek až desetitisíců kilometrů. Družice jsou většinou malé a kosmické smetí stále přesněji detekujeme. Po odhalení provádějí satelity korekce pomocí reaktivních motůrků a nebezpečí se tak lze jednoduše vyhnout. Na nedávnou srážku můžeme hledět z mnoha pohledů. Ale všechno je jednou poprvé a nemůžeme si myslet, že se na orbitě nikdy nic nesrazí. Vždyť na Zemi se v mnohem jednodušších podmínkách stávají nehody. Odborníci každopádně budou problematice věnovat větší pozornost. Srážka nás vrátila do tvrdé reality. Musíme se s tím vyrovnat a podniknout opatření.
Přečtěte si také
Kosmická turistika: rychleji a výše
Cesta superpočítačů: od atomové bomby po vznik vesmíru
Vědci vytvořili neprolomitelné šifrování
Inteligentní plastelína nejen na nudné porady
