Ruská družce BLITS byla letos v lednu poškozena úlomkem zničeného čínského satelitu. V květnu pak Ekvádor oznámil, že jeho první národní družice NEE-1 Pegaso byla zasažena troskou ze sovětské rakety Cyklon, která ve vesmíru krouží od roku 1985. Protože četnost srážek na oběžné dráze narůstá, znamená to, že se spustila řetězová reakce?
Kosmické smetí větší než 10 cm v roce 1975
Kosmické smetí větší než 10 cm v roce 2008
Vědci odhadují, že kolem Země krouží zhruba 29 tisíc objektů větších než 10 centimetrů, 670 tisíc objektů větších než centimetr a více než 170 milionů objektů větších než milimetr.
Jsou to však jen odhady. Podle dubnového vydání čtvrtletního zpravodaje Orbital Debris NASA bylo sledovaných objektů ve vesmíru 16 649. Jejich sledování je totiž skutečnou vědou, protože třeba tělesa na hraně našich rozlišovacích schopností mohou a nemusí být pravidelně sledována. Stačí, aby jednou byly natočeny k radarům větší plochou a jindy menší.
Nejde přitom pouze o velikost, ale o vzájemnou rychlost. První kosmická rychlost je totiž 7,8 km/s. I několikagramový úlomek laku tak má značnou energii. Samozřejmě, že v konečném důsledku záleží i na vzájemné rychlosti obou těles, úhlu střetu.
Co je to "kosmické smetí"?
Kosmické smetí obecně představuje úlomky umělých těles na oběžné dráze, které už nemají žádnou užitečnou hodnotu, ale které dále krouží kolem naší planety. Jde o nepotřebné raketové stupně, vysloužilé družice, jejich trosky (třeba po výbuchu motoru), šupinky barev, prach atd.
Ze sledovaných objektů jde jen v sedmi procentech případů o funkční družice. Plných 22 procent představují vysloužilé satelity, které pokračují v letu kolem naší planety setrvačností a které budou na různých oběžných drahách neovladatelně a bez užitku kroužit velmi dlouho, dokud nad nimi nezvítězí různé další vlivy (mikrogravitace, sluneční vítr, zbytková atmosféra atd.) a nepřiblíží se k Zemi natolik, že vstoupí do hustých vrstev atmosféry a zaniknou.
Další informace o vesmírném smetí
|
Dalších 17 procent ze sledovaných kosmických objektů představují části raket, které posloužily k dopravě zařízení do vesmíru. A 13 procent pak objekty, které dříve měly nějakou podpůrnou funkci: přídavné nádrže, konstrukční prvky apod., které byly odhozeny od hlavních těles jako již nepotřebné, nebo aby snížily hmotnost objektu. Zbytek pak představují neidentifikovatelné prvky a úlomky.
Ještě více trosek
Nebezpečnost těchto objektů spočívá hned v několika faktorech. Především ve skutečnosti, že z drtivé většiny jsou neovladatelné, a tudíž se pohybují po oběžné dráze "řízeny osudem". Dále v tom, že je není možné v podstatě žádným způsobem odstranit z vesmíru, takže představují nebezpečí dlouhodobé, což znamená desetitisíce nebo i statisíce let.
Nebezpečnost kosmického smetí přitom v čase neklesá. Právě naopak: čím starší je nějaký objekt, tím větší má tendenci se dále "rozsypávat" na menší části. Odpadají součástky vystavené drsným podmínkám kosmického prostředí, drolí se šupinky laku, praskají díly. Nepotřebné stupně kosmických raket někdy samovolně vybuchnou, když je roztrhnou zbytky paliva nebo okysličovadla v nádržích, které dlouhodobě ohřeje sluneční záření.
Takto se v osmdesátých letech celkem sedmkrát rozletěl nepotřebný horní stupeň rakety Delta, čímž vzniklo obrovské množství dalších trosek. Až pak američtí inženýři nainstalovali na raketu ventil, který po skončení potřebnosti vypouštěl zbytky pohonných látek do volného prostoru. Horní stupně raket Delta od té doby krouží vesmírem vcelku.
Malé, ale nebezpečné
Dosud jsme přitom hovořili jen o relativně velkých objektech (větších než deset centimetrů), jejichž dráha je snadno předvídatelná. Přitom vůbec neplatí, že větší objekty představují větší nebezpečí. Kolize s nimi sice bývá zpravidla fatální, nicméně jsme schopni se jim docela dobře vyhnout.
Mnohem větší riziko představují kousky menší, jejichž sledování je pod našimi technickými a technologickými možnostmi. Třeba některé raketové motory využívající tuhé pohonné látky vytvářejí obrovské množství takových nepatrných částeček. Jednou z pracovních látek je totiž práškový hliník, který při hoření zoxiduje a vytvoří nespočetné miliardy malých prachových zrníček.
Stejně tak množství kosmického smetí "obohatily" sovětské jaderné reaktory z radarových družic RORSAT. Ty využívaly jako chladicí médium tekutý kov (slitinu sodíku a draslíku). Z přestárlých reaktorů médium v mnoha případech "vyteklo" a dnes létá na oběžných drahách ve formě "kapek" o velikosti až 5,5 centimetru.
Mikročástečky pak trvale dopadají na ostatní tělesa, čímž trvale "rozežírají" jejich povrch. Pochopitelně, že jej nedokážou prorazit, ale stopu na něm nesmazatelně zanechávají. Dokazují to vzorky z družic vrácených astronauty z vesmíru: jejich povrch byl rozrušen. Uvádí se, že plášť stanice Mir byl po patnáctiletém pobytu ve vesmíru narušen ze zhruba čtyřiceti procent! To samozřejmě snižuje konstrukční pevnost stanice a má i další nepříjemné důsledky. Stanice tak dostávají speciální štíty proti mikročásticím, které snižují jejich opotřebení i riziko pro posádku.
Největšímu nebezpečí jsou pak vystaveni kosmonauti pracující ve skafandrech mimo bezpečí kosmické lodi. I malá šupinka laku pro ně může představovat fatální riziko. Skafandr se totiž skládá většinou z měkkých částí, aby se v něm kosmonaut vůbec mohl pohybovat, a jejich proražení je pochopitelně relativně snadné. Některá madla na Mezinárodní kosmické stanici byla po nárazech úlomků "poškrábána" tak, že je bylo nutné vyměnit, protože hrozilo protržení rukavice kosmonauta, který by se jich při práci ve skafandru chytil.
Neobvyklé případy
V roce 1983 se z vesmíru vrátil raketoplán Challenger se zhruba dvoumilimetrovým kráterem na okně pilotní kabiny. Rozbor poškození potvrdil, že s největší pravděpodobností vznikl po zásahu umělého tělesa. Tento nepatrný zásah pochopitelně nemohl ohrozit bezpečnost raketoplánu (okna kabiny jsou několikavrstvá), ale naprosto jasně a názorně ukázal na rizika spojená s kosmickým smetím. Poškozené okno raketoplánu je dnes vystaveno v Národním muzeu letectví a kosmonautiky ve Washingtonu D.C.
Zajímavé výsledky přineslo také zkoumání slunečních baterií, které byly osm let na kosmickém teleskopu Hubble. V roce 2002 je vrátila zpět na Zemi k podrobné prohlídce posádka raketoplánu Columbia. Panely slunečních baterií o ploše 41 metrů čtverečních měly několik tisíc patrných "zásahů". Největší "průstřel" 0,7 mm silným panelem měl průměr úctyhodných osmi milimetrů! Dalších 173 kolizí pak skončilo "proražením" panelu.
Přestože je kosmického smetí ve vesmíru více než dost, zaznamenané kolize jsou skutečně vzácné. Nicméně musíme si uvědomit, že do vesmíru létáme necelých padesát let a že z dlouhodobého hlediska nebude počet těles rozhodně klesat.
První vážné podezření na ztrátu "živé" družice po střetu s úlomkem smetí se vyskytlo v roce 1993 poté, co se nečekaně vyskytly potíže na evropském komunikačním satelitu Olympus, který následně nečekaně začal rotovat. Podezření se však nepodařilo nezvratně prokázat.
První prokazatelnou obětí kolize se tak stal francouzský satelit Cerise, kterému úlomek kosmického smetí v roce 1996 "amputoval" přístrojovou tyč.
Existuje řešení?
Rozuzlení problému s kosmickým smetím" není vůbec jednoduché. "Vysbírat" oběžné dráhy asi půjde těžko, vždyť kosmické smetí ani nejsme schopni spočítat. A honit se za každým centimetrovým úlomkem, kterých je přes půl milionu, asi nemá smysl. Reálné je maximálně vyčistit např. geostacionární oběžnou dráhu, která je cennou komoditou a která neobsahuje mnoho malých trosek (ale na které rychle přibývají vysloužilé satelity).
Existují různé koncepty, jak se s kosmickým smetím vypořádat, ale ty jsou jako vystřižené ze sci-fi a nikoliv z reálného světa. Nápad rozbíjet kosmické smetí pomocí laserů sice vypadá jednoduše a proveditelně, ale... Ve skutečnosti vede ke vzniku velkého množství menších částic, které – jak už víme – v nebezpečnosti mnohdy předčí větší. To, že problém nevidíme, tedy neznamená, že zmizel.
Vizualizace satelitu CleanSpace One, který by mohl v budoucnu čistit okolí Země od zbytků raket, satelitů a dalšího kosmického smetí.
Dále jsou tu různé plány na speciální sítě či plachty, které by byly lapači kosmického smetí. Ale i jejich realizace je velmi daleko. Rozlehlé konstrukce ve vesmíru ještě vytvářet neumíme. A navíc takové, které by zachytávaly úlomky pohybující se rychlostí mnoha kilometrů za sekundu.
Konstruktéři se proto v poslední době snaží, aby riziko vzniku dalších úlomků co nejvíce snížili. Používají odolnější nátěry, vysloužilé družice se snaží navádět k řízenému zániku do atmosféry (mj. i proto, aby nedopadly do obydlených oblastí, kde by ohrozily místní populaci), z použitých raketových stupňů vypouštějí palivo atd.
Kromě těchto preventivních opatření ale přijímají i další prvky pasivní či aktivní ochrany. Pasivní představují třeba právě výše zmíněné štíty proti mikročástečkám, aktivní úhybné manévry aktivních družic z kolizních drah.
Množství kosmického smetí je odhadováno na 5 500 tun. Podle některých vizionářů by naše planeta mohla zásluhou tohoto "smetiště" získat podobný prstenec jako má třeba Saturn. Jako reálnější se ovšem jeví jiná vize: létání do vesmíru bude čím dále riskantnější jako pro kosmonauty, tak pro bezpilotní družice. Některé oběžné dráhy se postupem času stanou prakticky nepoužitelné, což může mít dva odlišné důsledky. Buď to povede k omezení kosmických letů, nebo naopak k expanzi do jiných, méně využívaných oblastí.
Tomáš Přibylo autorovi (* 1975, Brno) Autor literatury faktu a odborník v oblasti informačních technologií. Vydal několik knih: Smrt měla jméno Challenger, Rudé hvězdy ve vesmíru, Příběh stanice Mir, Den, kdy se nevrátila Columbia a další. |
Kosmické smetí každopádně představuje dlouhodobý problém, se kterým se bude při cestování do vesmíru potýkat ještě mnoho následujících generací.
Nebezpečí pro pozemšťany
Pokud si nyní říkáte, že kosmické smetí je vysoko a daleko a že se nás vlastně netýká, nemáte tak docela pravdu. A to nemluvíme o riziku pro služby, které jsme si všichni zvykli využívat (byť si to často neuvědomujeme): komunikační družice, navigační systémy, meteorologické satelity, stanice pro dálkový průzkum Země.
S rostoucím počtem kosmického smetí jsou čím dál častější případy, kdy vysloužilý hardware proletí atmosférou a dopadne na zemský povrch. Nebezpečí nepředstavují malé kousky a úlomky, které se po vstupu do atmosféry rozžhaví na teplotu několika tisíc stupňů Celsia a spolehlivě shoří. Problém představují větší kusy: prázdné stupně nosných raket nebo nefunkční družice. Různé příruby, turbočerpadla nebo třeba spalovací komory raketových motorů totiž průlet ohnivým infernem přečkávají a stávají se pak nebezpečnými projektily.
Problém kosmického smetí nám tak doslova "padá na hlavu".
