Neděle 24. ledna 2021, svátek má Milena
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 24. ledna 2021 Milena

Jak se bránit atomové bombě ve vesmíru? USA vyzkouší několik způsobů

  6:46
Zkušenosti s jadernými pokusy naučily mocnosti, že atomové zbraně by mohly mít nečekané využití i na oběžné dráze. Překvapivé zjištění z přelomu tisíciletí pak ukázalo, že může existovat protizbraň. S tou se nyní začíná experimentovat.

Výbuch jaderné nálože v rámci experimentu Starfish Prime v roce 1962. Exploze vyvolala nečekaně silný elektromagnetický pulz, jehož účinky byly patrné i na 1 500 kilometrů vzdálené Havaji. | foto: Photocopier via Wikipedia CC-BY-NDCreative Commons

Když se vědecký experiment nad očekávání povede, občas se při něm něco rozbije. Málokdy je ovšem úspěch tak třeskutý jako v případě amerického pokusu Starfish Prime. V jeho rámci 9. července 1962 vystoupala raketa Thor s hlavicí o síle zhruba 1,4 megatuny TNT do výšky 400 kilometrů nad povrchem. Pak podle plánu explodovala v podstatě přesně nad místem, odkud vylétla, nad Johnstonovým atolem zhruba tisíc kilometrů západo-jihozápadně od Havaje. 

Dnes nelegální a bláznivý experiment inspirovaly předchozí výbuchy z konce 50. let vysoko v atmosféře (YUCCA, TEAK, ORANGE, tři v rámci projektu ARGUS), které podle přípravného dokumentu projektu Starfish Prime nebyly dobře provedeny, ale příliš uspěchány, takže údaje z nich jsou pouze kusé. Přesto výsledek nejen autory experimentu překvapil. Byl výrazně silnější, než se očekávalo. Při výbuchu vznikl rychle se rozpínající oblak ionizovaných částic a elektronů, často s poměrně vysokými energiemi. Část z nich zůstala zachycena v magnetickém poli Země zhruba ve výšce výbuchu. 

Odtajněný filmový dokument k pokusu Starfish Prime:

O pár let dříve by to nebyl praktický žádný problém, ale v roce 1962 už se pomalu rozbíhal kosmický věk. Nabité částice uvězněné v magnetické pasti Země poškodily tři z pěti družic, které byly v té době na oběžné dráze, kde také vydržely nečekaně dlouho. Některé se podařilo zachytit až po pěti letech, byť se samozřejmě jejich celkové množství během té doby rychle snižovalo.

Proud částic poškodil i tranzistory první telekomunikační družice Telstar 1, která byla vypuštěna den po jaderném výbuchu Starfish Prime. Na rozdíl od většiny dnešních spojovacích družic „nestála“ na geostacionární dráze 36 tisíc kilometrů nad Zemí, ale pohybovala se po velmi eliptické dráze do tisíce kilometrů nad povrchem. Znamenalo to nejen, že pro dané místo na Zemi vysílala pouze přerušovaně, ve zhruba 20 minutových „oknech“.

Především se ovšem pohybovala ve výškách, kde kroužily částice vzniklé explozí. Jak částice poškozovaly tranzistory Telstaru, v elektronice se postupně kupily chyby. Družice tedy nebyla zničena najednou, „odcházela“ postupně (podrobnosti o konci družice pro zájemce v této práci).

To by se někomu mohlo hodit

Družice Telstar 1 (ilustrační znázornění)

Družice Telstar 1 (ilustrační znázornění)

Nečekané důsledky Starfish Prime samozřejmě neunikly pozornosti vojenských plánovačů. Potenciál jaderných výbuchů na oběžné dráze zkoumali ze všech možných úhlů. Dnes se ovšem obecně předpokládá, že i když pomineme s touto zbraní spojené porušení platných mezinárodních smluv, které podepsaly všechny velmoci, takový krok nedává příliš smyslu.

USA mají v tuto chvíli na orbitě téměř nepochybně velkou převahu nad svými možnými protivníky, jako jsou Čína i Rusko. I tyto země ovšem mají své kosmické špiony, a nechtěly by o ně nejspíše zcela přijít. Exploze by si také mohla vynutit evakuaci lidí na oběžné dráze a znemožnit lety s lidskou posádkou možná až na další rok.

Existuje jedna země s jadernými zbraněmi a balistickými raketami, která by výbuchem na oběžné dráze nic neztratila: Severní Korea. Americké ozbrojené síly se tak údajně serózně zabývají plánováním pro případ korejského útoku na oběžné dráze – a dokonce vyvíjejí protizbraň.

Jak dokázaly pokusné výbuchy na přelomu 50. a 60. let, člověk evidentně dokáže rozpoutat „bouřku“ na oběžné dráze. Od 70. let se však snad ještě překvapivěji ukazuje, že „kosmické počasí“, tedy konkrétněji toky nabitých částic v magnetickém poli Země, ovlivňují i pozemské vysílače. Jak se ukázalo, především vysílání v pásmu velmi dlouhých vln výrazně ovlivňuje množství nabitých částic (viz tyto dvě práce z roku 1998). Měření tentokrát ovšem neprobíhalo na následcích jaderného výbuch, ale na oblasti, kde se na oběžné dráze nabité částice, primárně tedy elektrony, pohybují v největším množství: v tzv. Van Allenově pásu.

Vlastně bychom měli říkat pásech. První Van Allenův pás začíná ve výšce zhruba 600 kilometrů, dosahuje výšek zhruba 6 000 kilometrů. Nad ním leží ještě druhý pás. Jak se zjistilo díky americkým sondám Van Allen, které pás zkoumaly mezi lety 2012 a 2019, nad tímto pásem ještě čas od času mohou vznikat další. V říjnu 2013 například vznikl nad Zemí na několik týdnů třetí pás nabitých částic.

Van Allenovy pásy kolem Země

Van Allenovy pásy kolem Země

Největší zájem se ovšem soustředí na vnitřní Van Allenův pás, který je nejen nejstabilnější, ale také nejnebezpečnější. Obsahuje částice s nejvyššími energiemi, zhruba od 10 do 100 megaelektronvoltů (MeV), které mohou ve větších dávkách poškodit jak elektroniku, tak lidské zdraví. První Van Allenův pás je jeden z důvodů, proč stanice ISS je ve výškách kolem 400 kilometrů, a ne o mnoho výše.

Vlny pro ponorky

Velmi dlouhé vlny (VDV) ze svého radiopřijímače asi neznáte. Označují se tak rádiové vlny o frekvencích 30 až 300 KHz (tedy s vlnovou délkou od 10 do 100 kilometrů). Není to zrovna účinný komunikační prostředek; velmi zjednodušeně řečeno dokážou tyto vlny přenést poměrně málo informací, a tak se využívají pouze pro některé specifické účely. Například pro rádiovou navigaci, vysílání časového signálu. A například také pro komunikaci s ponorkami, protože proniknou až do hloubek kolem 40 metrů.

Zároveň se ještě lépe než jiné rádiové vlny hodí k „čištění“ oběžné dráhy od elektronů. Velmi zjednodušeně řečeno tyto vlny, především vysílače v pásmu zhruba od 17–23 kHz s poměrně vysokou účinností „vyráží“ elektrony z Van Allenova pásu blíže k atmosféře, kde pak při dalších srážkách elektrony zanikají. V některých částech pásu má pozemské vysílání větší vliv na délku „přežití“ elektronů než přírodní zdroje, jak zjistila již jednou nám citovaná práce z roku 1998. Jinak řečeno, bez pozemského vysílání by tyto radiační pásy vypadaly jinak. Lidé tedy v podstatě desítky let ovlivňovali „vesmírné počasí“, aniž o tom věděli.

Simulace toho, co se na oběžné dráze děje, se v posledních letech zpřesňovaly i s tím, jak přibývalo měření. A podle všeho se zdá, že „vesmírné počasí“ by mohlo být nejspíše mnohem snáze ovladatelné než naše počasí pozemské. Z modelů vychází, že na poměrně výraznou změnu množství elektronů v radiačním pásu stačí výkon řádově desítek kilowattů. (Pro srovnání, z hlediska zemské atmosféry jde o zanedbatelné energie: průměrný hurikán má výkon zhruba 1013 kilowattů, tedy více než bilionkrát vyšší.) A tak se začíná přistupovat k činům.

Sondy mise Van Allen. Jednalo se o dvě identické sondy, které putovaly s...

Sondy mise Van Allen. Jednalo se o dvě identické sondy, které putovaly s relativně malým odstupem po velmi eliptické dráze, která je zavedla přes oba Van Allenovy pásy.

Čtyřikrát jinak

Odborníci začínají zkoušet, zda je „náprava radiačního pásu“ (anglicky „radiation belt remediation“, tedy RBR) skutečně proveditelná v praxi. Dan Baker z Koloradské univerzity pro časopis Science řekl, že vědci už za sebou mají první pokusy s VDV anténami, které americké námořnictvo používá při komunikaci s ponorkami. Do programu by se podle něj mohla výhledově zapojit i obří „mísa“ vysílače Arecibo v Portoriku.

Experiment DSX

Experiment DSX

Velké naděje se vkládají do zařízení umístěných přímo na oběžné dráze. Například proto, že dosáhnou stejného výsledku s nižšími energiemi než pozemní stanice. V roce 2020 by tak měly proběhnout první pokusy o „nápravu radiačního pásu“ s pomocí zařízení DSX, kterou americké letectvo poslalo do vesmíru v roce 2019 na palubě nosiče Falcon Heavy. V podstatě jde o rozměrnou anténu s délkou zhruba 80 metrů, která bude samozřejmě vysílat velmi dlouhé vlny.

V roce 2021 by se pak do vesmíru mělo dostat zařízení navržené v laboratořích v Los Alamos. Nese název Beam Plasma Interactions Experiment (více o něm na stránkách NASA). V podstatě se jedná o malý urychlovač elektronů, které pak „vypustí“ na oběžné dráze. Vznikne tak vlna plazmatu a přístroje na sondě mají sledovat, jak se šíří v prostředí na oběžné dráze. Při tom budou vznikat i rádiové vlny, které pak mohou „čistit“ oběžnou dráhu od elektronů. S jakou účinností bude proces probíhat, na to jsou dnes rozporuplné názory (existují různé modely interakce vznikajícího plazmatu s okolím), experiment by měl poskytnout jasnou odpověď.

O několik měsíců později by měl následovat další pokus, zase s trochu jiným přístupem. Americká Námořní výzkumná laboratoř vypustí experiment SMART (Space Measurements of a Rocket-Released Turbulence, tedy „Kosmické měření raketou vytvořených turbulencí“).

V názvu obsažený výraz turbulence se nevztahuje k turbulencím, které znepříjemňují život cestujícím v letadlech, ale k poruchám v prostředí podstatně řidším, v ionosféře. Sonda by měla vypustit na oběžnou dráhu oblak 1,5 kilogramu bária. Sluneční záření pak atomy bária ionizuje, a tak vznikne oblak plazmatu produkujícího záření.

Jestli se některý experiment přetaví ve skutečné zařízení na ochranu před jaderným útokem na oběžné dráze nebo třeba i následky slunečních bouří, to v tuto chvíli není jasné. Zatím se údajně rozhoduje o tom, který princip se případně ukáže být nejvýhodnější – pokud tedy budou fungovat. 

Měli bychom poznamenat, že vojenské síly pro případný výsledek možná najdou i jiné použití. „Náprava“ totiž má své druhotné důsledky, předvídají fyzikální modely. Stejně jako například sluneční bouře může znamenat narušení rádiové komunikace v dané oblasti. Při událostech také vzniká například množství oxidů dusíku, které by mohlo narušit ozónovou vrstvu. Podle modelů by množství mělo být malé, podobné jako v případě slunečních bouří, ale samozřejmě to zatím nevíme zcela jistě.

Zároveň se nabízí možnost, že by podobná technologie mohla sloužit k ochraně lidské posádky při cestě do vzdálenějších koutů sluneční soustavy před vlivem slunečních erupcí. Antény či třeba urychlovač by mohly utvořit kolem lodi „ochrannou obálku“, která by nabité částice mohla účinně odklánět. Ale to je zatím hodně vzdálená vize; jaderný výbuch na oběžné dráze může přijít podstatně dříve než let první posádky k jiné planetě.

  • Nejčtenější

Android TV mizí z televizorů. Podívejte se, co jej letos mnohde nahradí

Operačnímu systému Android TV zřejmě začíná poslední sezóna. Jak se ukázalo na veletrhu CES 2021, již letošní novinky...

Válka v jednom čísle. Jak Sověti na papíře vyhráli nad Západem

Sověti vyvinuli na přelomu 60. a 70. let analytickou metodu, která měla umožnit snadné srovnání vojenské techniky...

Čest, talent i služba Hitlerovi. Nejlepší tankista války byl z Jesenicka

Během druhé světové války vznikla po vzoru leteckých es nová kasta es tankových. Patrně nejlepším tankistou 2. světové...

Rezervace očkování je plná zbytečných chyb. Způsobila i pád celého systému

Státní web na rezervaci očkování proti covidu-19 byl plný úplně základních chyb a zbytečných komplikací. Navíc začal...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Operaci Pouštní bouře zahájily vrtulníky US Army úderem na radary

První letecký úder proti Iráku neprovedly před třiceti lety „neviditelné bombardéry“ USAF, ale vrtulníky Apache US...

Poslali jste životopis a marně čekáte na reakci. Proč jiným odpovědí, ale vám ne

Premium Jak žádají o práci bílé límečky a jak ty modré? Na koho nasazují personalisté robota? A proč se zájemcům o práci z...

Malý stěhovák pro rodinu. Měřili jsme, který kombík je ten nejlepší

Premium Ve velkém testu jsme srovnali tři kompaktní kombíky, které mohou být alternativou populární octavie. Navíc nejsou tak...

Jak bude za času Vodnáře? Býci se dočkají lásky, dařit se bude Pannám

Premium Vládu na nebi si jednotlivá znamení zvěrokruhu předávají podle toho, jak do nich vstupuje Slunce, což bývá vždy kolem...

  • Další z rubriky

Pochoutky z hladu. Některé kulinářské „hity“ mají zvláštní historii

Quinou nebo špagety z řas doporučují nutriční poradci i průkopníci zdravé bio výživy. Přitom ve své domovině se ještě...

Covidový rok očima vědce: Ukázalo se, co v běžných dobách zůstává skryto

Nejviditelnějším projevem pokroku vědy v boji proti viru SARS-CoV-2 je vakcína. Ale důvtip a vynalézavost se ukázaly i...

Český badatel řeší záhadu štěchovické atomovky. Stopy vedou do Německa

Premium Badatel Jaroslav Mareš rád rozplétá záhady českých dějin. Během posledního roku se věnoval legendárnímu příběhu...

ROZSTŘEL: Česko je v nanotechnologiích na špici. Ale co z toho bude?

Nová chrupavka pro vaše bolavá kolena či kůže pro pacienty s popáleninami. To jsou cíle, na kterých pracuje český...

Advantage Consulting, s.r.o.
PODPORA ODDĚLENÍ OBCHODU

Advantage Consulting, s.r.o.
Plzeňský kraj
nabízený plat: 30 000 - 35 000 Kč

Analytik: Evropa byla od blackoutu setiny. Bez ČR by to Rakousko nezvládlo

8. leden 2021 se mohl stát skutečným „černým dnem”. Evropě totiž hrozil blackout, tedy masivní výpadek dodávek...

Dalibor Janda leží ve vážném stavu v nemocnici na koronární jednotce

Dalibor Janda (67) byl hospitalizován v pražské Fakultní nemocnici Královské Vinohrady. Zpěvák leží ve vážném stavu na...

Vytetovaná sexuální instrukce zaráží i mého gynekologa, líčila dívka

Nesedí k ní, ale onen vulgární sexuální povel má na podbřišku opravdu vytetovaný. Vznikl jako rozpustilá, hrdá,...

Žiji s manželem v polyamorii. Jen o sex nejde, říká Těžká z dokumentu V síti

Terezu Těžkou (25) znají diváci jako jednu z hlavních představitelek náctiletých dívek v dokumentu o sexuálních...

Hráč vytvořil v Minecraftu Everest v měřítku 1:1, na vrchol lezl čtyři hodiny

S využitím skutečných geografických dat vytvořil streamer G0ularte virtuální kopii nejvyšší hory na Zemi a poté vylezl...