Kosmický Odpad a Rizika: Hrozba Družice Envisat a Kesslerův Syndrom

Země má kolem sebe prstenec kovového šrotu. Na nízké oběžné dráze dnes krouží tisíce mrtvých družic, zbytky raket i střepiny po srážkách. Případná srážka by zde mohla spustit takzvaný Kesslerův syndrom, tedy dominový efekt, při němž by úlomky z jedné kolize ničily další objekty.

To by vedlo k exponenciálnímu nárůstu trosek na nízké oběžné dráze a na desítky let by znemožnilo její bezpečné využívání.

Podle nové analýzy by přitom stačilo odstranit padesát nejnebezpečnějších objektů a pravděpodobnost katastrofálních kolizí by klesla o polovinu. Na první pohled to zní zvládnutelně, jenže jak se ukazuje, skutečný problém je hlubší a hlavně trvalejší.

Kdo jsou hlavní viníci?

Překvapivě nejde o moderní satelity, ale o staré harcovníky. Téměř 80 % největších hrozeb tvoří tělesa, která na oběžnou dráhu putovala ještě v minulém století, přičemž drtivou většinu z nich (88 %) tvoří vyhořelé raketové stupně. V tomto historickém žebříčku vede s velkým náskokem Rusko a bývalý Sovětský svaz, kterému patří 34 z 50 nejproblematičtějších kusů.

V žebříčku padesáti nejnebezpečnějších objektů následuje za Ruskem Čína (10 objektů), USA (3 objekty), Evropa (2 objekty) a Japonsko (1 objekt). Největší hrozbu představují ruské nosiče SL-16 a SL-8, které obsadily většinu seznamu.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Problémy dnes dělá hlavně Čína. V posledních letech se objevuje nový a znepokojivý trend. Čína při překotném budování svých megakonstelací, jako jsou Guowang a Thousand Sails, zanechává na orbitě jeden raketový stupeň za druhým. Jen za posledních 21 měsíců přibylo celkem 26 raketových stupňů, přičemž 21 z nich vypustila Čína.

Některé její rakety, například Dlouhý pochod 5, svůj horní stupeň po skončení mise poslušně navedou zpět do atmosféry. U mnoha jiných nosičů se to ale neděje, pravděpodobně proto, aby raketa ušetřila palivo a mohla nést těžší náklad. Některé starší typy raket ani neuměly znovu zažehnout motory.

Družice Envisat: Obří Hrozba

Druhou příčku drží evropská družice Envisat, což je obr o hmotnosti přes osm tun, který se po roce 2012 odmlčel a dodnes bezvládně pluje kolem Země. ISS vykonává kvůli kosmickému smetí úhybný manévr několikrát do měsíce. Za největší nebezpečí z hlediska Kesslerova syndromu se dnes považuje osmitunová nefunkční družice Envisat, která obíhá v prostředí hustě zaplněném dalšími úlomky a troskami. Odstranění deseti největších hrozeb by samo o sobě snížilo riziko řetězových kolizí o třetinu.

Největším a zároveň nejrizikovějším zařízením, které se věnuje dálkovému průzkumu Země, je družice Evropské kosmické agentury nazvaná Envisat. Naši planetu oběhne jednou za 101 minut, přičemž její satelit dokáže shromáždit jeden petabajt dat. A právě tato družice představuje vážnou hrozbou. Pokud by došlo ke kolizi, mohla by se spustit řetězová reakce, zvaná Kesslerův syndrom.

Kesslerův Syndrom: Dominový Efekt v Kosmu

Tato tělesa se řítí rychlostí téměř osm kilometrů za sekundu ve výšce mezi 700 a 1000 kilometry, což je nejvytíženější pásmo nízké oběžné dráhy, kde se nachází většina satelitů.

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

Ve filmu Gravitace se Sandrou Bullockovou se raketoplán Explorer musí rychle vrátit na Zemi, poté co ruský pokus o sestřelení nefunkčního satelitu vyvolá řetězové srážky družic s nově vznikajícími troskami. Popsaný proces se označuje jako katastrofický Kesslerův syndrom a nese jméno Donalda J. Kesslera, odborníka NASA, který na nebezpečnou možnost v roce 1978 poprvé upozornil.

Řešení: Aktivní Odstraňování Trosek

Řešením je takzvané aktivní odstraňování trosek. Až donedávna šlo spíše o technickou vizi, jejíž hlavní překážkou byly astronomické náklady.

Japonská firma Astroscale už úspěšně otestovala technologii, která umí zachytit a řízeně zničit vysloužilé stupně. Evropská kosmická agentura chystá zkušební let.

Skoro stokilový satelit nejprve vypustil tzv. CubeSat (miniaturní satelit), na který pak vystřelil síť, jež ho zachytila. Experiment by se měl časem rozšířit i o použití harpuny pro snadnější zachycení.

V současné době vědci kosmické smetí pouze sledují, případně zabraňují kolizím. Samotné pozorování se daří díky radarům a dalekohledům ze Země. Ty jsou schopny odhalit zejména úlomky větší než 10 cm.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

Vědci přemýšlejí, zda lépe nevyužít raketoplány nebo neinstalovat tzv. Dalším možným řešením jsou lasery, které svými paprsky nechají smetí vypařit, nebo použití aerogelu zachytávajícího i drobné úlomky. Žádná z těchto možností ale zatím není finančně nebo technicky možná.

Automatická nákladní loď Jules Verne

Mezinárodní kosmickou stanici (ISS) buduje na oběžné dráze kolem Země společenství řady států. Evropa je zde zastoupena Evropskou kosmickou agenturou ESA. Kromě několika modulů se ESA zavázala vyvinout a provozovat automatické zásobovací lodě, které budou zajišťovat dopravu zásob a materiálu pro posádky na stanici působící. Na vývoj tzv. Automated Transfer Vehicle (ATV) vyčlenila ESA 600 miliónů euro. Prototyp tohoto kosmického plavidla, který slouží k testovacím účelům, byl představen v roce 2002.

Nákladní loď má tvar velkého doutníku, tedy válce o délce 10 metrů, průměru 4,5 metru a její hmotnost přesahuje dvacet tun. Je vybavena slunečními panely. Kapacita ATV dosáhne až 7,5 tuny podle druhu nákladu, který poveze. Ve srovnání s ruskými loděmi Progress tak bude jejich nosnost až trojnásobná a naložit se dají různé kombinace zásob podle momentální potřeby kosmické stanice a její posádky.

Jednou z položek možného nákladu je i palivo pro zvýšení oběžné dráhy kosmické stanice. Ta sice obíhá ve výškách kolem 400 km nad povrchem, ale tato výška se vlivem odporu řídké atmosféry každodenně snižuje v průměru o 200 metrů. Proto je její oběžná dráha pravidelně zvyšována ať už zážehy motorů raketoplánů či lodí Progress. Stejný úkol budou mít i ATV. V opačném případě by kosmická stanice postupně klesala a nakonec by se propadla do atmosféry a byla tak zničena.

Jednotlivé ATV se připojí k ruskému servisnímu modulu Zvezda a s kosmickou stanicí by měly být spojeny vždy půl roku. Mezitím astronautům poslouží jako sklad odpadů, aby se z oběžné dráhy postupně nestalo smetiště a nezvyšovalo se riziko srážky a poškození kosmické stanice a dalších družic. ISS prostě funguje na principu „co bylo přivezeno, musí být i odvezeno“.

ATV takto může pohltit až 6340 kg odpadu, který pak shoří společně s lodí po jejím odpojení v zemské atmosféře kdesi nad Pacifikem. Podobným způsobem končí i lety ruských nákladních lodí Progress. Americké raketoplány naopak vozí odpad zpět na zemský povrch.

Po oddělení od nosné rakety se ATV automaticky zorientuje podle hvězd a nabere směr ke stanici. Na její palubě je už nyní instalován komunikační systém Proximity Communication Equipment (PCE), který bude poskytovat datové spojení mezi oběma objekty. Na základě dat z navigačního systému GPS bude systém PCE určovat relativní polohu obou těles. V provozu bude během posledních 30 km přibližování ATV a rovněž při samotném připojení k modulu Zvezda. Ve vzdálenosti 500 metrů od stanice se ke slovu dostanou laserové dálkoměry.

První let lodi Jules Verne se bude poněkud lišit od standardního scénáře, se kterým se počítá pro další lodi ATV. Zatímco standardní let ATV potrvá 3 - 5 dnů, Jules Verne se s ISS spojí nejdříve 10. den po startu. Let bude svým průběhem mnohem složitější, protože jeho cílem bude mj. demonstrovat schopnost lodi poradit si s různými situacemi, které by mohly v průběhu přibližovacího a spojovacího manévru nastat. Mezi testované scénáře bude patřit přerušení přibližování a návrat zpět do bezpečné vzdálenosti. Tyto testy si vyžádají větší spotřebu raketového paliva, které proto bude při první letu hlavním a nejdůležitějším nákladem.

tags: #envisat #kosmický #odpad #rizika

Oblíbené příspěvky:

• Brněnské restaurace v přírodě
• Srovnání systémů ochrany přírody
• Dopad zrušení POZE na české domácnosti
• Instalace odpadu pračky: Průvodce
• Praktické boxy na tříděný odpad