Vesmírná skládka

15.12.2012 | Petr Janovský

Možná jste v mediích také postřehli informace o vzrůstajícím počtu padajících družic. Možná si říkáte, proč vůbec padají? A když už padají, tak proč se dá místo dopadu určit až pouhé dvě hodiny před dopadem a stejně ne na100 %? „Shořely“ v atmosféře nějaké družice i v minulosti? A jaké to vše pro nás představuje riziko? Na tyto otázky se v tomto příspěvku pokusíme odpovědět.

Ztracená brašna s nářadím

Možná jste v mediích také postřehli informace o vzrůstajícím počtu padajících družic. Možná si říkáte, proč vůbec padají? A když už padají, tak proč se dá místo dopadu určit až pouhé dvě hodiny před dopadem a stejně ne na 100 %? „Shořely“ v atmosféře nějaké družice i v minulosti? A jaké to vše pro nás představuje riziko? Na tyto otázky se v tomto příspěvku pokusíme odpovědět.

S vypouštěním družic jsme začali před více než padesáti lety. Odstartoval to souboj velmocí, které chtěly dokázat svou technologickou vyspělost. První družice prakticky neměly žádný vědecký ani vojenský úkol. Měly jen o sobě říci světu, že dosáhli oběžné dráhy Země. Záhy se kosmického programu chopila armáda. V dobách studené války bylo jedním z hlavních cílů vědět, co dělá nepřítel. Vojáci investovali do výzkumu a do vesmíru se začaly posílat špionážní družice. Ty jsou pro výrobu velice náročné, protože musejí obíhat na jen na nízké odběžné dráze. Nakonec se však dostalo i na vědu a z oběžné dráhy se začal zkoumat i vesmír. Až v 80. letech 20. století, kdy technologie postoupila na vyšší úroveň, družice do vesmíru začaly vysílat i soukromé firmy. Jednalo se hlavně o telekomunikační družice.

Nic však nevydrží věčně, což platí i pro družice. Stárnoucí systému postupně přestávaly být funkční. Krom toho se na oběžné dráze postupně začínají hromadit kusy nejrůznějších technických součástí, které odhazují nosné rakety. Nad hlavami nám tedy nyní létá přes 13 000 nefunkčních či rozpadajících se družic a zbytků nosných raket. V aktivním provozu přitom je asi jen 3 300 družic. To však ani zdaleka není vše. Nad hlavami nám dále krouží něco přes 15 000 objektů různých velikosti, mezi ně patří například ztracené nářadí nebo odpadky vyhazované z dnes již neexistující kosmické stanice Mir. Tyto objekty jsou zpravidla monitorované a jejich dráha je nám známá.

Ani to však stále ještě není vše. Na oběžné dráze jsou totiž i ještě menší objekty, které již nejsme schopni sledovat. Přestože jede o vesměs drobné kusy materiálu, mohou napáchat nedozírné škody. Jen pro představu, jejich velikost i rychlost přibližně odpovídá projektilům střelných zbraní. Množství těchto objektů se odhaduje na přibližně 500 000. Kvůli tomu všemu musejí funkční satelity nebo třeba i Mezinárodní kosmická stanice ISS často vynakládat mnoho energie, aby se vyhnuli hrozící srážce, která by nejenom že poškodila či zničila onu družici, ale ke všemu by vytvořila na tisíce dalších nebezpečných úlomků. Když zapátráte v paměti, možná si vzpomenete na rok 2009, kdy se jedna z amerických komunikačních družic srazila s nefunkčním ruským vojenským satelitem.

Jak již bylo zmíněno, vesmírné trosky (tj. úlomky, šroubky, ztracené nářadí apod.) nás na zemi prakticky nijak neohrožují. Ty ohrožují pouze funkční družice na oběžné dráze. Pokud tato drobná tělesa vniknou do atmosféry, doslova se v ní vypaří.

Poněkud odlišná problém však vzniká v souvislosti s velkými a kompaktními nefunkčními satelity. Některé z nich (resp. jejich částí) mohou přežít průlet atmosférou a na zemi mohou dopadnou různě velké fragmenty. Riziko takového dopadu na obydlenou část světa je však extrémně malé. Přeci jenom asi 70 % povrchu Země tvoří vodní hladina. Zbylý pevný povrch Země dále obydlen jen částečně.

Největší riziko pro nás (a hlavně pro životní prostředí) představují vojenské družice, které ke svému napájení používaly malé jaderné reaktory (solární panely jako zdroj energie nemohly být použity, protože vojenské družice létají na nízké oběžné dráze). Existuje sice jistý bezpečnostní nástroj, díky kterému by měly nebezpečné družice před koncem své životnosti vylétnout na vyšší a bezpečnější oběžnou dráhu. To se však občas nepovede. Například v roce 1964 byl při pádu americké družice nad Indickým oceánem doslova rozprášen asi kilogram radioaktivního plutonia. Výsledkem toho bylo patnáctinásobné zvýšení radiace na pozadí.

Představme si nyní dostatečně velkou družici na to, aby mohla dopadnout na zem. Při pohybu na sestupné dráze ji brzdí naše atmosféra. Ta však ani zdaleka není všude stejně hustá. Většina z nás ví, že hustota atmosféry klesá s nadmořskou výškou. Hustota atmosféry je však ve skutečnosti ovlivněna mnoha dalšími různými vlivy (např. množství dopadajícího slunečního záření, činností letadel v okolí nebo i teplotou povrchu). U naší družice, jejíž výška nad zemí stále dramaticky klesá, se začíná projevovat tření vzduchu. Tím se mění i její neaerodynamický tvar. Družice přeci jen nejsou ve vesmíru vystavovány žádnému tření a tak podle toho také vypadají. Družice padající do atmosféry proto získává zvláštní rotaci a tudíž se do jisté míry mění i směr jejího letu (rozumějte: pádu). Při sestupu je navíc intenzivně zahřívána třením. Vzniká vysoká teplota, což znamená, že v průběhu sestupu těleso opět mění svůj tvar a těleso se v důsledku siného namáhání konstrukce zpravidla rozpadá. S přibližující se zemí lze díky matematickým algoritmům stále zpřesňovat místo potenciálního možného dopadu, avšak i tak tato oblast je stále velice rozsáhlá.

Zřejmě není nutné na tomto místě vypisovat všechny družice, které již skončily na našem povrchu, případně zanikly v atmosféře. Zmiňme proto jen ty nejznámější. Největší a nejznámější objekt, který skončil v naší atmosféře, je stanice Mir, která do ní byla navedena v roce 2001.

V roce 2008 byla sestřelena americká vojenská družice, která po dvou letech služby přestala fungovat a začala klesat k zemi. Proč sestřelení? Za prvé po pouhých dvou letech služby družice ještě měla nádrže skoro plné toxického paliva. Za druhé to byla americká vojenská družice nové generace, která podléhala přísnému utajení. Pro sestřelení byla použita několika stupňová kontaktní raketa, která byla vystřelena z raketového křižníku Lake Erie.

Nakonec si můžeme položit otázku: „Co bude dál?!“ Bude se šrot na oběžné dráze množit? Nebo jej snad kosmické agentury začnou regulovat či odstraňovat?

Pro odstraňování trosek je již vymyšleno hned několik plánů. Například používání speciální družice, která by velké kusy odtahovalo do rovnovážného bodu. Další plán počítá s vypouštěním speciálního aerosolu, který by zachytával úlomky a pak s nimi shořel v atmosféře. Jiný (ryze armádní plán) je „sestřelovat“ je (nechat vypařit) laserem. …

Do budoucna je však důležité zamezit zejména dalším srážkám družic, aby nevznikaly další sta tisíce úlomků, které by mohly ohrozit projekty za miliardy či dokonce ohrozit zdraví a životy posádky ISS.

Image Credit: NASA


Webové stránky vytvořil DUOWEB.cz