Na družicích, které krouží po oběžné dráze, jsme se za posledních padesát let stali závislými. Umožňují zábavu, komunikaci, vědecká měření, meteorologické prognózy, mapové podklady i tajné vojenské informace.
Každá družice má však své "datum trvanlivosti". Když jí dojde palivo, její užitečnost obvykle končí. Kolem Země tak postupně vzniká oblak trosek starých družic. Trosky do sebe narážejí a jejich počet roste. Mezi desítkami tisíc katalogizovaných trosek musí "kličkovat" tisícovka aktivních satelitů.
Mohlo by se zdát, že prostoru je dost, ale opak je pravdou. Hrozí, že pokud se problém vesmírného smetí nezačne řešit, během několika desítek let bude oběžná dráha Země zcela nepoužitelná.
Zobrazení vesmírných trosek na zemské oběžné dráze
O problematice vesmírného odpadu na oběžné dráze Země jsme si v Darmstadtu povídali s předním odborníkem Evropské vesmírné agentury Heinerem Klinkradem.
Heiner Klinkrad Dr. Heiner Klinkrad, šéf oddělení Space Debris Office Evropské vesmírné agentury (ESA) |
Kdy začal být problém s vesmírnými odpadky evidentní?
První se na oběžnou dráhu dostal Sputnik v roce 1957 a v roce 1961 jsme tam dostali i člověka. První exploze ve vesmíru se odehrála v 60. letech. A tato exploze v podstatě ztrojnásobila počet objektů na oběžné dráze, z nějakých 160 na více než 400.
Už od začátku se to takto přesně monitorovalo?
Ano, Spojené státy to monitorovaly už od Sputniku v rámci svého programu Space Surveillance Network. Napřed Američané sledovali trosky opticky, později i dalšími způsoby. Sověti měli něco podobného.
Je vůbec možné něco s vesmírnými odpadky dělat?
Není to jednoduché. Ale jsou zde způsoby, jak se bránit negativním dopadům vesmírného smetí (tzv. space debris mitigation measures) a především snížit nárůst množství tohoto smetí. Jedním z opatření je redukce počtu do vesmíru posílaných objektů. Dalším jasným opatřením je zamezení explozím a kolizím. To se dělá třeba tak, že na konci mise zajistíte, aby na palubě družice nebyla žádná latentní energie, ať už pohybová nebo v bateriích. Třetí opatření spočívá v omezení času na oběžné dráze. Čím déle tam družice je, tím je větší šance, že do něčeho narazí. Říkáme tomu "pravidlo 25 let". Do 25 let od ukončení mise by sonda měla shořet v atmosféře.
Co hrozí, pokud bychom se problémem vesmírného smetí nezabývali co nejdříve?
Dlouhodobé propočty ukazují, že i kdybychom nyní zastavili veškeré lety do vesmíru, tak se některé orbity stanou nepoužitelné během několika desítek let. Hmota, která už kolem Země obíhá, k tomu postačuje. Kolize mezi satelitem Iridium a vyřazenou družicí Kosmos je ukázkou toho, jak se počet trosek a smetí kolem Země násobí s každou kolizí. A s každou kolizí zároveň stoupá pravděpodobnost dalších kolizí, vznikají mraky trosek, které mohou roztříštit další objekt a způsobit další škody, a tak dále. Tomuto problému se říká Kesslerův syndrom.
Kdybychom nechali tento ekosystém být, tak se trosky budou v průběhu desetiletí a staletí stále rozmělňovat, až by se rozemlely na tak malé částice, že už se při kolizích nebude zvyšovat jejich počet. Vytvořil by se takový vesmírný písek.
Nebezpečí drobných úlomkůI malé úlomky mohou na oběžné dráze napáchat pořádnou škodu, například při nárazu do ISS. Jak stanici nejlépe zabezpečit? Odpověď kupodivu nespočívá v pancéřovém opevnění. Ani plát kovu o síle 18 cm neznamená stoprocentní ochranu. Ale dva tenké plechy a mezera mezi nimi tvoří mnohem spolehlivější štít. Navíc je jednodušší takovou ochranu do vesmíru dopravit.  Výsledek laboratorního testu - náraz malé hliníkové kuličky (12 mm průměr) do dvou tenkých hliníkových plátů oddělených 18cm mezerou, rychlost nárazu 6,8 km/s.  Výsledek laboratorního testu - náraz malé hliníkové kuličky (12 mm průměr) do 18 cm širokého hliníkového plátu rychlostí 6,8 km/s. Kulička je zde pouze pro ilustraci. |
Projevují se starosti o vesmírné trosky v běžné práci NASA nebo ESA, třeba při plánování startů?
Vesmírné agentury už dnes pravidelně kontrolují, jestli při plánovaném startu nedojde ke kolizi. Je potřeba se ujistit, že v dráze není něco nežádoucího, především nějaké zbytky z předchozí exploze, protože ty tvoří jakési "mraky" trosek.
Pravidelná a neustálá kontrola probíhá také u dráhy družic na orbitě. Tomu se říká Collision Avoidance, tedy vyhýbání se kolizím. Dělá to většina vesmírných agentur, včetně ESA. My děláme prognózy týden dopředu a hledáme, kde se dráha našeho objektu střetne s drahami známých objektů na oběžné dráze. Když se k nám něco v tomto časovém horizontu přibližuje, snažíme se výpočty co nejvíce zpřesnit. Pozici našeho satelitu známe velmi přesně, ale pozici těch ostatních objektů obvykle známe s nižší přesností. A pokud i po upřesnění platí vysoké riziko kolize, hledáme ideální úhybný manévr. Není to nic zvlášť častého, za život jedné družice je to třeba dvanáct manévrů (tak tomu bylo u satelitu Envisat).
Předpokládám, že čím dříve se s takovým úhybným manévrem začne, tím je levnější.
Je pravda, že je k tomu potřeba méně paliva. Na druhou stranu, dopředu není jasné, jaká bude pozice kolidujících objektů v budoucnu. S postupujícím časem se predikovaná pozice zpřesňuje. Další nevýhoda předčasné reakce je zpoždění některých úkolů, což je pro některé šéfy mise nepřijatelné.
Většina úhybných manévrů, které jsme dělali s družicí Envisat, se děla v rámci jediného oběhu. Prostě jsme ten kolidující objekt "přeskočili" během jednoho oběhu, během dalšího jsme se vrátili na naši normální dráhu. Při takovém manévru je tady docela rušno. Je důležité, aby vše vyšlo napoprvé.
Utajené objekty jsou pozůstatky vojenských operací
Některé objekty v tom zmíněném americkém katalogu jsou utajené. Co to znamená?
O těchto objektech nevíme nic, jen to, že existují.
Jak tedy v tomto ohledu probíhá spolupráce s americkou stranou?
Funguje mechanismus, který provozují USA, jmenuje se Joint Space Operations Center (Středisko společných vesmírných operací). Toto středisko nám dodává informace o všech neutajených objektech v americkém katalogu.
Oni mají k dispozici i informace o utajených objektech, o těch, o kterých nám nechtějí nebo nemohou všechno říci. Takže nám posílají i "nevyžádané tipy". Někdy nám zkrátka pošlou zprávu: "neznámý objekt se blíží k vašemu satelitu". A když se podíváme do veřejného katalogu, tak tam o tom objektu nic nenajdeme. To znamená, že oni ten objekt mají zmapovaný, ale údaje o něm nezveřejňují.
A vy si tento objekt poté do svého katalogu dát nemůžete?
Ne, protože o tom objektu nic nevíme. Američané nám neřeknou, kde ten objekt je. Řeknou nám jen, jak blízko se k našemu satelitu dostane. Neřeknou nám, na jaké oběžné dráze se nachází.
To vám moc nepomůže.
Ale oni nám také pošlou přesný návod, jak se objektu vyhnout. Navrhnou pozici nebo úhybný manévr, abychom se kolizi vyhnuli. Takže i když nevíme, čemu se vyhýbáme, víme, jak se vyhnout. Dají nám dostatek informací, abychom provedli bezpečný manévr.
Mají podobný seznam utajených objektů i ostatní agentury, třeba ESA?
Ne, ESA žádné objekty neutajuje. Rusové i Čínané mají taky svoje utajené trosky. Ale ESA je civilní agentura, nemáme žádné utajené informace.
Do budoucna možná bude ESA pracovat na monitorování nízkých orbitů a časem by mohla zmapovat i objekty, které zatím v databázi nemá. Tak bychom si pomalu zaplnili katalog. A samozřejmě by tam byly i ty objekty, které před námi ostatní tají. Ale je to obtížný, složitý a dlouhodobý proces, a není to nic, co by bylo na pořadu dne. Ani pak bychom však nezveřejňovali tajné informace cizích států, aby nepadly do nepovolaných rukou.
Proč jde vlastně o utajené objekty? Jsou to vojenské satelity?
Ano, obvykle jde o vojenské družice. Nebo o zbytky těchto družic. Případně pomocné plavidlo, které satelit vypustilo, protože kdyby odtajnili pozici tohoto plavidla, šlo by přibližně spočítat i pozici satelitu.
Řešení bude drahé. Každý musí začít u sebe
Budoucnost geostacionární orbity: nahoře je optimistický a zodpovědný přístup, dole projekce současného přístupu.
Plánují se do budoucna nějaká závazná omezení, která by počet trosek na orbitě omezila?
Ano, už teď existují mezinárodní doporučení. A na národní úrovni jsou limity a povinnosti týkající se nově vysílaných objektů, raket a družic. Samozřejmě se musíme během mise vyhýbat kolizím. Na konci mise musíme zakonzervovat družici tak, aby nic nemohlo explodovat. A při navedení do atmosféry je pochopitelně třeba vyhnout se obydleným místům. U geostacionárních družic se pak místo navedení do atmosféry používá "orbitální hřbitov".
Není odsun do orbitálního hřbitova spíše odsouvání problému, nikoli jeho řešení?
Neřekl bych. Geostacionární orbita je velmi specifická a omezená, přesně nad rovníkem. Na této orbitě nehrozí kolize u aktivních družic. Ale teoreticky hrozí, že by do nich mohly narazit zatoulané objekty, o které už se nikdo nestará a neprovádí korekci pozice. Takže orbitální hřbitov je mimo tuto důležitou oběžnou dráhu.
Jaké jsou tedy plány na omezení počtu objektů na orbitě?
První krok je již zmíněná péče o nově vypouštěné objekty. Dalším krokem by měla být starost o objekty, které již Zemi obíhají. Měli bychom se pokusit orbitu postupně vyčistit, především některé klíčové výšky.
Jak je to s projekty na vesmírné uklízeče či popeláře, tedy stroje, které by toto smetí odklidily? Je to příliš drahé?
Ano, je to drahé. Všechna řešení budou zcela jistě drahá. Otázka je, jestli není dražší, když problém necháme, aby se zhoršil. Hrozí, že si tím zcela zavřeme možnost využívat zemskou orbitu.
Bude trvat ještě dlouho, než se povede přijít s globálním řešením. Ale každá agentura může už teď přijít s vlastními omezeními. Už teď můžeme a musíme vyvíjet technologie tak, aby naše družice byly dlouhodobě zodpovědné. Musí se na to brát ohled ve všech oblastech, včetně návrhu pohonu, dokování, startu apod. Je jasné, že odstraňování vesmírných odpadků nezní z vědeckého ani technického hlediska zrovna lákavě, ale je to důležitý problém, který podle mého znamená i řadu příležitostí pro inovace v průmyslu. Myslím, že má projekt podporu mezi veřejností, která je ekologii nakloněna.
Další informace o vesmírném smetí
 Zobrazení vesmírných trosek na zemské oběžné dráze |
Kolem Země teď obíhá asi tisíc funkčních satelitů. Myslíte si, že toto číslo bude narůstat? Co to znamená pro nárůst množství vesmírného smetí?
Funkční satelity dnes představují asi šest procent amerického katalogu objektů na oběžné dráze. Kdyby se nám povedlo odstranit ten zbytek, tak máme místa dost. Vše se nám samozřejmě odstranit nepovede, to ne. Ale s dostatkem úsilí a peněz to tam pročistit můžeme.
Počítá se s možnostmi platby, jakési daně za vypouštění satelitů? Z těchto peněz by mohl být financován úklid.
Ano, takové úvahy tu jsou. Je ale nesmírně těžké něco takového prosadit na mezinárodní úrovni. Zatím to není na pořadu dne. Bojím se, že to bude hodně těžké.
A jaké je podle vás řešení tohoto problému?
Neměli bychom otálet a čekat na dokonalé řešení. Místo toho musíme už teď dělat, co můžeme. Začít v rámci agentury. Agentura by se neměla koukat, co dělají ostatní, ale být zodpovědná v rámci svých postupů. Pak teprve může říkat, že ostatní agentury mají udělat něco podobného.
