Znečištění ovzduší vesmírnými loděmi a jeho dopad na životní prostředí

Astronomové si pochvalují nápad agentury NASA odklízet trosky zařízení z oběžné dráhy okolo Země. NASA se konečně zaměří na oběžnou dráhu Země. Řeč je tentokrát o úklidu odpadu, který se v okolí planety nahromadil za uplynulých pár desítek let především v důsledku rozvoje kosmonautiky a pokročilých komunikačních systémů.

Ačkoliv odstraňování vesmírného odpadu není na oběžné dráže jediným problémem, zůstává tím nejpalčivějším. Kromě 10 000 funkčních družic obíhá kolem Země mnoho „smetí“, jako jsou staré kosmické lodě, odpálené raketové stupně a miliony kusů dalšího odpadu.

Vesmírný odpad se vesmírem řítí první kosmickou rychlostí, tedy necelých 8 kilometrů za sekundu, co je téměř 30 tisíc kilometrů v hodině. Srážka s jedním ze čtyř tisíc satelitů nebo třeba s Mezinárodní kosmickou stanicí může mít fatální následky. V roce 2009 takto ruský vysloužilý Kosmos 255 zničil americký satelit Iridium.

Pokud by se na oběžné dráze srazily větší objekty, například družice a zbytky staré rakety, mohl by tam vzniknout takový „déšť“ úlomků, který by využívání oběžné dráhy znemožnil na roky či celá desetiletí. Situaci na oběžné dráze lze přirovnat k dálničnímu pruhu, v němž se auta srazila v hromadné nehodě, avšak s tím rozdílem, že ve vesmíru nejsou odtahová vozidla a následky nelze odklízet bez vynaložení miliard dolarů v průběhu několikaletého procesu.

Ředitel Kosmického centra v Surrey Guglielmo Aglietti komentoval úspěch takto: „Jsme naprosto nadšení výsledkem této technologie. Může se to zdát jako jednoduchý nápad, použít síť ve vesmíru k zachycení kousku odpadu, ale vyžádalo si to roky plánování, vývoje a koordinace mezi všemi partnery. Ještě víc práce nás ale čeká, žijeme v opravdu zajímavých časech.“

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

Podle Moriby Jaha, badatele National Geographic, který je zároveň leteckým inženýrem Texaské univerzity a spoluzakladatelem společnosti Privateer Space, se budou muset jak NASA, tak další vesmírné agentury a společnosti nakonec vyrovnat s tím, že „všechno, co vypustíme do vesmíru, se stane odpadem. A to je už neudržitelné.“

Evropská vesmírná agentura (ESA) zveřejnila svůj přístup k dosažení nulového odpadu nedávno a realizovat jej chce do roku 2030. Britská vesmírná agentura mezitím oznámila plán udržitelnosti hospodaření s odpadem ve vesmíru od roku 2023 a Japonsko investuje do soukromých vesmírných společností, které budou mít na starosti i problematiku kosmického odpadu. Země spolupracuje také s OSN na zvyšování povědomí politiků celého světa o tomto problému.

ESA ve spolupráci se soukromou společností Clearspace plánují v roce 2026 vypustit kosmickou loď, jež pomocí robotických ramen zachytí zhruba stokilogramovou část rakety a poté ji bezpečně stáhne do atmosféry Země, kde obě bezezbytku shoří.

Na základě analýzy nákladů a přínosů, kterou si nedávno vypracovala NASA, si vytipovala padesát nejnebezpečnějších objektů na nízké oběžné dráze Země k brzkému odklizení. Většina tvoří opuštěná raketová tělesa a další objekty, jež obíhají v blízkosti důležitých družic.

Je rozdělena do čtyř levelů obtížnosti s tím, že každý level obsahuje několik samostatných edukativních miniher, ve kterých se děti vžijí do role hlavního hrdiny Pračkobota. Úvod hry se odehrává v krajině negativně poznamenané lidskou činností na znečištěném povrchu planety Země. Učí děti, že i ony mohou pomoci planetě tím, že budou správně třídit odpad.

Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody

Zemi obíhá stále víc družic, do kosmu je vynáší pořád víc raket. Přestože jsou emise z těchto letů svým množstvím zanedbatelné, dostávají se do míst v atmosféře, kde mohou uškodit. Vědci teprve začínají chápat, jak velký to může být problém.

V závratných výškách nad floridským mysem Canaveral loni v únoru po startu nosné rakety Falcon 9 společnosti SpaceX začala honička. Výzkumný pilot amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) Thomas Parent letěl v proudovém letounu WB-57, když se zpoza jeho pravého křídla vyřítila nosná raketa. Byl natolik užaslý, že mu chvíli trvalo, než přidal rychlost, píše list The New York Times.

Další zhruba hodinu se Parent zanořoval a vynořoval z oblaku zanechaném raketou, zatímco Tony Casey, technik zodpovědný za kontrolu dat nasbíraných tímto výzkumným letadlem, sledoval všech sedmnáct přístrojů na palubě. Odborníci doufali, že se jim podaří získat dostatek dat ze zplodin zanechaných raketou, aby definovali dopady podobného startu na životní prostředí.

Počet startů raket se v několika posledních letech prudce zvýšil kvůli tisícům družic, které na nízkou oběžnou dráhu Země vysílají komerční kosmické společnosti - zastoupené zejména firmou SpaceX - a vládní agentury. A to je jen začátek. Družic by do budoucna mohlo být na orbitě až milion, což by vyžadovalo ještě větší počet startů do vesmíru, a tím pádem i narůstající počet emisí.

SpaceX se odmítlo ke znečistění vyprodukovanému raketami a satelity vyjádřit. Zástupci společností Amazon a Eutelsat OneWeb, které plánují vystavět vlastní družicové megakonstelace, uvedli, že se zavázali k udržitelnému provozu.

Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby

Odborníci tvrdí, že nemají v úmyslu omezovat rychle se rozvíjející vesmírnou ekonomiku. Obávají se ale, že vědecký postup bude pomalejší než nový vesmírný závod - tedy že plné dopady tohoto znečistění pochopíme až ve chvíli, kdy bude příliš pozdě. Studie už teď naznačují, že vyšší vrstvy atmosféry znečistily kovy z kosmických lodí, které se při návratu na Zemi ničí a rozpadají.

„Měníme systém rychleji, než jsme schopní změny pochopit,“ uvedl astronom Aaron Boley z kanadské Univerzity Britské Kolumbie. „Nikdy jsme pořádně nedocenili náš vliv na životní prostředí. A děláme to znovu a znovu,“ domnívá se.

Když odstartuje raketa typu Falcon 9, trvá zhruba devadesát sekund, než prorazí spodní vrstvu atmosféry nazývanou troposféra. Právě v horní části troposféry pilot Parent začal se svým pronásledováním, přičemž doletěl až do středních vrstev atmosféry, kde je tak nízká hustota vzduchu, že spolu se svým kolegou Caseym museli mít přetlakové obleky, těžké rukavice i helmy s kyslíkem.

Komerční dopravní letadla v této výšce létají jen zřídka. Vzácné jsou tu i vlivy počasí nebo znečištění. Střední vrstva atmosféry je klidná, nedotčená a prázdná - až na občasné rakety, které tam při cestě do vesmíru stráví tři až čtyři minuty. Než se raketa stočí na oběžnou dráhu, vyvrhne do středních a horních vrstev atmosféry až dvě třetiny svých „výfukových plynů“. Vědci odhadují, že ty se shromáždí ve spodní vrstvě střední atmosféry - ve stratosféře.

Stratosféra je domovem ozonové vrstvy, která nás chrání před škodlivým slunečním zářením. Ochranná vrstva je mimořádně citlivá a i ty nejmenší změny mohou mít na ni - i na svět pod ní - obrovský vliv. Když v roce 1991 vybuchl filipínský vulkán Pinatubo, do stratosféry vyvrhl tolik oxidu siřičitého, že to Zemi ochladilo na několik let.

Někteří vědci se obávají, že podobným způsobem mohou klima ovlivnit kumulativní zplodiny z raket. Upozorňují sice, že znečištění, které produkují nosné rakety, je v porovnání se zplodinami vypuštěnými leteckou dopravou zanedbatelné, přesto i jen malý přídavek může mít nedozírné následky.

Jak přesně rakety ovlivní onu relativně čistou vrstvu, stratosféru, zůstává nejisté.

Hlavním důvodem je to, že se při nich uvolňuje velké množství emisí. Např. „Při jednom dálkovém letu letadla je to jedna až tři tuny oxidu uhličitého na pasažéra,“ uvedla pro srovnání fyzikální geografka Eloise Marais z University College London.

Emise se navíc dostávají přímo do horních vrstev atmosféry, kde mohou zůstat dlouhé roky. Někteří odborníci se proto domnívají, že bychom neprodleně měli začít diskutovat o přijetí určitých regulačních opatření.

„V současné době nemáme žádné předpisy týkající se raketových emisí,“ konstatovala Marais. Posádka raketoplánu Discovery při průletu nad Zemí hovořila o viditelných známkách poškozeného životního prostředí. Velitelka raketoplánu Eileen Collinsová ze svého dobrého pozorovacího místa ve vesmíru hovořila o viditelných ekologických škodách na Zemi. Přitom přirovnala atmosféru planety ke „skořápce vejce, tak je tenká.“ Potom dodala: „Víme, že nemáme mnoho vzduchu, a proto musíme chránit to, co máme.“

Jenže myslí to Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) s ochranou životního prostředí skutečně vážně, když posílá na oběžnou dráhu raketoplány? Přitom obrázek startu vesmírné lodi zahalené do oblaků spáleného paliva je to, co si většina lidí představí, když se řekne NASA.

Podle NASA je samotný raketoplán, který startuje pomocí dvou pomocných raket, vybaven „nejdokonalejším motorem na tekutá paliva, jaký byl kdy postaven“. Jako palivo se při vesmírných letech používá zmražený tekutý vodík, který se skladuje při teplotě - 253 °C. NASA o palivu hovoří jako o druhé nejstudenější kapalině na zeměkouli.

George Fraser, ředitel vesmírného výzkumného centra univerzity v Leicesteru, tvrdí, že odpadní plyny, vzniklé kombinací vodíku a kyslíku, tvoří pouze vodní pára, a proto nemají žádný škodlivý dopad na životní prostředí. Takže nový motor NASA je skutečně ekologický, ostatně o vodíkových palivových článcích se uvažuje jako o hlavním pohonu budoucnosti.

Na raketoplánu Discovery byl také použit ekologicky vhodnější druh izolační pěny než na jeho předchůdcích. Před rokem 1997 dával Národní úřad pro letectví a vesmír přednost pěnám založeným na freonech, ale když se prokázalo, že látky CFC vedou k poškozování ozónové vrstvy, přestaly se používat. NASA se zachovala podle doporučení Agentury ochrany životního prostředí (EPA) a začala používat ekologičtější izolační pěny.

„Klasickým případem je kosmodrom Bajkonur v Kazachstánu, kde se hovoří o skutečně vážném poškození prostředí,“ říká George Fraser. U většiny raketoplánů pochází největší znečištění ze dvou pomocných raket na pevné palivo (SRB), které dodávají při startu až 71,4 % tahu. Ve výšce kolem 45 kilometrů jsou odhozeny a po vylovení z moře se dají znovu použít. Při startu oblak palivových zplodin, který obsahuje kyselinu chlorovodíkovou, zamořuje bezprostřední okolí.

V roce 1993 NASA zkoumala dopady provozu Kennedyho vesmírného centra na Floridě. Podle ní starty vesmírných lodí snížily v nejbližším okolí počet druhů rostlin a chemické látky se také zřejmě mohou ukládat v blízkých lagunách a v tělech zvířat i rostlin. Když se chlorovodík dostane do volné přírody, může snížit přirozené pH těsně pod nejsvrchnější vrstvou půdy, nebo ve vodě, která se tak stane příliš kyselá pro ryby. Podle zprávy je však tento dopad „minimální a bez problémů zvládnutelný“.

LignoSat je krabice velikosti hrnku na kávu s dřevěnými panely o tloušťce necelého půl centimetru na hliníkovém rámu. Kostka byla sestavena tradiční japonskou technikou zvanou sašimono, při níž se dřevěné předměty sestavují bez použití hřebíků pomocí složitých dřevěných spojů. Tento přístup zajišťuje, že jednotlivé díly do sebe dokonale zapadají a že tato konstrukce nebude mít vliv na rádiový přenos nebo mechanické vybavení při používání na stanici.

Po skončení své mechanické životnosti sestoupí družice LignoSat do atmosféry, kde shoří a zanechá po sobě pouze biologicky rozložitelný popel. Tradiční kovové satelity mohou při návratu do atmosféry představovat riziko znečištění ovzduší. Během své šestileté mise bude satelit podávat zprávy o rozpínání a smršťování dřeva a o tom, jak odolává teplu. Jeho konstrukce také ověří, zda lze dřevo použít pro konstrukční účely ve vesmíru.

"Rozšíření potenciálu dřeva jako udržitelného zdroje je významné," řekl Takao Doi, profesor Kjótské univerzity a astronaut, listu The Japan Times.

tags: #znečištění #ovzduší #vesmírné #lodě #dopad #na

Oblíbené příspěvky:

• Náplň práce ekologa
• Emise dvoutaktních motorů: Metodika
• Komunální odpad v ČR
• Nakládání se směsným odpadem
• Výkyvný koš 45l z nerezu