V první části jsme si popsali historii využití jaderných reaktorů v kosmickém výzkumu a skončili jsme krátkou zmínkou dvou případů jejich pádu do pozemských oceánů. V tomto článku se budeme věnovat především případu sovětské družice Kosmos 954, jehož reaktor zanikl nad pevninskou Kanadou v lednu 1978.
Začátky havárie Kosmosu 954 zůstaly lidským očím skryty. Tato družice se v době, kdy nebyla v dosahu sovětských komunikačních stanic, patrně střetla na oběžné dráze s nějakým jiným předmětem (mikrometeoritem nebo „smetím“, nevíme). Byla vážně poškozena a bylo jasné, že skončí v atmosféře. Bohužel, systém na vynesení reaktoru na vyšší dráhu nezafungoval.
Sověti se marně pokoušeli jeho dráhu upravit a satelit dostat zpět pod kontrolu. V polovině října si potíží kvůli podivnému chování satelitu a jeho nečekaným změnám dráhy všimli i Američané. Oba státy o problémech satelitu debatovaly za zavřenými dveřmi. USA o bezprostředně hrozícím pádu poté informovaly své spojence – a také státy na jejichž území měly své stanice pro sledování oběžné dráhy. Byl to dobrý způsob, jak si zajistit jejich vděčnost a připomenout možné přínosy této spolupráce.
Sověti zahraniční partnery před pádem ujistili, že reaktor neobsahuje tolik materiálu, aby došlo k jadernému výbuchu, a je navržen tak, aby při dopadu do atmosféry shořel.
Určit místo dopadu satelitu s větším předstihem je stále nemožné, a nezbývalo tedy než čekat a zareagovat až po dopadu. Kosmos 954 se nakonec zřítil na Zem 24. ledna 1978. „Černého Petra“ si nejspíše k úlevě ostatních zemí vytáhla Kanada. Zbytky satelitu skončily v několik set kilometrů dlouhém pásu poblíž Velkého Otročího jezera.
Mapa s vyznačenými sektory kanadského pátrání po dílech Kosmosu 954. V oblastech 5 až 8 včetně se nic nenašlo, naopak sektory 9 až 14 byly přidány dodatečně, když se zjistilo, kde je soustředěna většina materiálu z pádu družice.
Jak ukázala balónová měření radioaktivity ve vyšších vrstvách atmosféry, největší část aktivního materiálu z reaktoru skončila v atmosféře. Vzhledem k množství na palubě to byl ovšem zcela nepatrný příspěvek k celkovému radioaktivnímu „pozadí“ v atmosféře Země.
Na Zemi se při velké pátrací akci podařilo najít zhruba 65 kilogramů materiálu z družice. Druhý největší (“komín“ na titulním obrázku), který vážil zhruba 18 kilogramů, nebyl podle měření radioaktivní. Všechny ostatní kousky byly více či méně radioaktivní – ostatně i proto se podařilo většinu dohledat. V dopadové zóně byly totiž rozprášeny do neuvěřitelných více než 4 000 kousků. Na hledání pouhým okem byla většina z nich malá, ovšem dozimetry je „viděly“.
Analýza kanadských jaderných odborníků (zpráva je dostupná odsud v PDF) naštěstí ukázala, že většina z nich nepředstavuje velké nebezpečí pro zdraví. Jeden důvod tedy je, že úlomky byly rozptýleny na velkém území; jeden připadal na plochu zhruba čtyř tisíc čtverečních metrů.
Místo nálezu největšího dílu z Kosmosu 954. Jsme v Kanadě, tak samozřejmě dostal přezdívku „paroží“. Šlo o součást řídícího systému reaktoru - trubkami se do něj spouštěly řídící tyče, které zpomalily štěpení. Po dopadu ležely v „kráteru“, který ovšem ve skutečnosti vznikl po rozpuštění sněhu a ledu v okolí chemickou reakcí, nikoliv energií dopadu. „Parohy“ totiž obsahovaly zhruba 50 kilogramů hydroxidu lithného, který zřejmě chránil elektroniku na palubě satelitu před radiací z reaktoru.
Nejpočetnější množinou, která tvořila prakticky více než 95 procent nalezených kusů, byly kuličky z roztaveného paliva a dalších materiálů reaktoru. Jejich průměr se pohyboval zhruba od desetin milimetru do jednotek milimetrů a hmotnost od 0,1 do 5 miligramů. Přesto byly pevné, nerozpouštěly se vodě, ani nepoletovaly vzduchem. Ty, které se nenašly, tedy nejspíše rychle zmizely pod sedimenty a nepředstavují velké zdravotní riziko.
Byl nalezen jeden opravdu vysoce radioaktivní úlomek, u něhož byla naměřena hodnota záření cca 500 rentgenů za hodinu. To je dávka, která může být v řádu hodin smrtelná, a které by tedy ideálně neměl být nikdo nikdy vystaven. Dotyčný kousek byl téměř mikroskopický (viz následující fotografii) a naštěstí byl jediný. Většina úlomků zářila tak slabě, že při měření ve výšce metr nad zemí je dozimetry nezaznamenaly. Proto se pracovalo s dozimetry těsně na úrovni terénu (jak velký rozdíl to může být i v českých podmínkách se můžete přesvědčit v „radioaktivní reportáži“ našeho fotografa Petra Topiče).
Dodejme, že nalezená část materiálu představuje nejspíše jen menší část paliva, které se dostalo na povrch. Kanaďané odhadli, že na planetu mohlo dopadnout několik kilogramů paliva z celkových zhruba 50 kilogramů paliva. Najít se podařilo několik desetin procenta z řádově kilogramů paliva, které prošly atmosférou k povrchu. Rozptýlilo se ovšem tak, že jeho hledání nemělo valného smyslu - a zdravotní dopad by měl být tedy prakticky nulový.
Vcelku tedy odborníci dospěli k názoru, že havárie neznamenala vážné zdravotní riziko pro veřejnost - rozhodně ovšem nešlo o nic, co by si rádi sami zopakovali. Nejen proto, že vyděsila veřejnost, ale i prostě proto, že dopředu bylo těžké odhadnout, jak se situace vyvine – a to zvláště pro Kanadu, která neměla přístup k technické dokumentaci satelitu a musela se spolehnout na slovo ideologického protivníka.
Nejsilněji ze všech zachycených úlomků Kosmosu 954 zářil na snímku šipkou označené „snítko“, které dostalo katalogové ML-3(10).
Pátrací akce také vyšla na tehdejších 14 milionů kanadských dolarů (v dnešních cenách cca devět miliard korun), o které se Kanada přela s SSSR. Svaz nakonec zaplatil polovinu částky.
Nemusí pršet reaktory...V souvislosti s riziky využití jaderné energie v kosmu bychom neměli pominout ani rizika využívání radioizotopových termoelektrických generátorů (RTG), které v kosmonautice mají výrazně širší použití než skutečné jaderné reaktory. Obsahují extrémně nebezpečné materiály, zdaleka nejčastěji vysoce toxické plutonium. Využívalo se ovšem i například polonium (izotop 210), ve Velké Británii se nyní již prakticky pracuje na evropském RTG využívajícím americia 241. To je v některých ohledech méně výhodné než plutonium (má menší energetickou hustotu, produkuje gama záření), ovšem na druhou stranu ho lze snadno získat z vyhořelého jaderného paliva. I RTG zdroje byly „zapleteny“ do několika nehod, které mohly způsobit škody na Zemi. K první došlo v dubnu 1964. Kvůli poruše nosné rakety krátce po startu zřítil americký navigační satelit Transit 5-BN-3. RTG zdroj zanikl v atmosféře a plutonium se prokazatelně rozptýlilo v jejích vyšších vrstvách. Podobné to bylo v případě havárie prvního, bezejmenného Lunochodu 19. února 1969. Selhala nosná raketa Proton, a polonium z RTG zdroje se dostalo do atmosféry nad SSSR. Mimochodem, byla to opravdu jiná doba, USA o startu ani nehodě nic nevěděly. Vesmírná špionáž byla stále v plenkách... První nehody vedly naštěstí k přehodnocení přístupu ke konstrukci těchto zdrojů. Od té doby se staví v pevném obalu, který by měl dopadnout na Zem bez poškození a tedy bez úniku radioaktivních látek do okolí. Konstrukční kvality se nechtěně také několikrát podařilo prokázat i v praxi. V květnu 1968 se nezdařil start meteorologické družice Nimbus B-1 (nebo jen Nimbus B) se dvěma RTG na palubě. Dopadla do Tichého oceánu nedaleko pobřeží Kalifornie. Vzhledem k poloze, relativně malé hloubce v oblasti a ceně plutonia v generátorech (cca 700 tisíc tehdejších dolarů v méně rizikové formě oxidu plutoničitého) se Američané rozhodli pokusit o jejich vyzvednutí. Snaha byla úspěšná a z hloubky zhruba 100 metrů se podařilo vyzvednout oba generátory. Posloužily pro přípravu družice Nimbus 3. Bez pokusu o záchranu proběhl dopad zdroje z lunárního modulu nešťastného Apolla 13. Zbytek modulu zanikl v atmosféře, samotný zdroj ovšem dopadl někde v jižním Pacifiku. Přesné místo není známo, v oblasti pravděpodobného pádu jsou hloubky přes 6 kilometrů. Nepodařilo se v ní zaznamenat ovšem žádné stopy zvýšené radioaktivity. Což je vlastně až s podivem, protože šlo o nehodu s mimořádně nepříznivými okolnostmi: stroj se k Zemi „přihnal“ z lunární dráhy pro podobné události netypicky vysokou rychlostí. Nehoda tedy sloužila jako „etalon“ pro další generace RTG zdrojů. Poslední nehodou bylo selhání ruské sondy s mezinárodní účastí Mars-96. Té nezafungoval motor při zážehu z přechodné parkovací dráhy kolem Země na cestu k Marsu a po několika málo obězích shořela v atmosféře. Na palubě měla zdroje s cca 200 gramy plutonia, které dopadly někde v jižní části Tichého oceánu, možná dokonce i někde v opuštěném koutu Jižní Ameriky. Kontaminace v oblasti nebyla zaznamenána, tak i v tomto případě patrně konstrukce vydržela, jak měla. Kvůli bezpečnosti se během historie použití RTG zdrojů měnilo snad vše, včetně podoby paliva. Místo bloků či pelet z kovového plutonia se dnes používá již zmíněný oxid plutoničitý (PuO2). Jde o keramický materiál, který vzniká z plutonia přirozeně, velmi špatně se rozpouští ve vodě a má velmi vysoký bod tání (přes 2 700°C). Z bezpečnostního hlediska má tedy mnohem příhodnější vlastnosti než samotné plutonium. Konstrukce samotného paliva je také extrémně „konzervativní“ a založena na konceptu „hluboké“ ochrany s mnoha ochrannými vrstvami. Například při pohledu do amerického RTG zdroje byste zjistili, že palivo je kvůli bezpečnosti rozděleno do malých válečků. Ty jsou kryty vrstvou iridia a navrženy tak, aby vydržely co největší tepelné namáhání při případném pádu atmosférou. Soubor je pak umístěný v několika obalech, které ho chrání proti tepelnému i mechanickému namáhání. Nejpoužívanější materiál jsou uhlíková vlákna. Generátor typu GPHS nikdy (naštěstí) na Zem nespadl, ale jeho design je takový, že selhání a uvolnění radioaktivního materiálu je velmi, velmi nepravděpodobné. |
Nerozhodná družice
Příklad se snad v blízké době opakovat nebude. Jak jsme říkali, sovětský program družic s jadernými reaktory skončil v roce 1988. Jako poslední odešla za scény za poněkud nepřehledných a rozhodně dramatických okolností družice Kosmos 1900. Byla vypuštěna jako předposlední z této řady. Po ní vynesený Kosmos 1932 skončil službu spořádaně podle plánu v květnu 1988, „1900ka“ se ovšem až do října pohybovala kolem Země s nejistým výsledkem.
Jeho oběžná dráha se snižovala, řídící systém evidentně nefungoval jak měl a reaktor tvrdošíjně zůstával spojený se zbytkem satelitu téměř do poslední chvíle. Všeobecně se očekávalo, že se bude opakovat situace z roku 1978, ovšem záložní systém nakonec zafungoval. Dne 30. září 1988 byl reaktor vynesen na bezpečnou „hřbitovní“ dráhu, zbytek družice zanikl v atmosféře 4. října.
Dramatický konec Kosmosu 1900 v západním světě jen prohloubil již tak dosti rozšířenou nedůvěru ve využití jaderné energie pro účely kosmického výzkumu. Snad i to přispělo k tomu, že se po kolapsu SSSR výzkum využití jaderné energie pro výzkum kosmu z velké míry zastavil. Alespoň pokud tedy víme - kdo ví, co se připravuje například v čínských výzkumných ústavech. Země má velké vesmírné ambice a politiku nakloněnou využití jaderné energie.
Ale i na „Západě“ zájem mírně ožívá. V posledních několika letech se naděje fanoušků „jádra“ do jisté míry upírá k programu NASA na vývoj jaderného reaktoru Kilopower. Na papíře má velmi zajímavé vlastnosti a mohl by najít široké využití především jak ve výzkumu vzdálenější částí naší soustavy, tak při stavbě nějakých permanentnějších automatizovaných či snad i obydlených stanic. Možné využití jaderné energetiky v kosmu si ovšem zaslouží vlastní text.
Konec druhého dílu a celého textu. První díl najdete zde.
