Od prvního Sputniku po zaniklé družice – oběžná dráha Země se za posledních 70 let změnila v neřízenou skládku. Tisíce kusů nefunkční techniky, startovacích stupňů i šroubů dnes ohrožují Mezinárodní vesmírnou stanici i budoucí mise. Je možné se ho vůbec zbavit?.

V listopadu 2024 provedla Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) úhybný manévr zažehnutím svých motorů. Jednalo se o preventivní opatření, kterým zvýšila vzdálenost od prolétajících zbytků meteorologického satelitu, který se na oběžné dráze rozpadl už v roce 2015. Zbytky satelitu měly velikost melounu a bez úpravy dráhy by prolétly ve vzdálenosti jen zhruba čtyř kilometrů od stanice, což nebylo považováno za bezpečné.

Od vynesení prvního bloku ISS na oběžnou dráhu Země v roce 1998 se jednalo už o 39. takovýto manévr.

Vesmír jako obří smetiště

Podobným zbytkům vysloužilých satelitů a raket se říká vesmírný odpad. Jejich výskyt i dráha je pečlivě sledována a katalogizována. Americká vesmírná agentura NASA aktuálně eviduje přes 25 000 objektů vesmírného odpadu větších než 10 centimetrů.

Ovšem těch, které mají velikost mezi 10 centimetry a 1 milimetrem je už přes 500 000. A kousíčků vesmírného odpadu menších než 1 milimetr se odhaduje přes sto milionů.

Objekty na nízké oběžné dráze Země vlivem odporu vzduchu brzdí o svrchní vrstvu atmosféry, což postupně snižuje jejich rychlost. Čím pomaleji se pohybují, tím rychleji klesá jejich výška, čímž se dostávají do stále hustších vrstev atmosféry, a brzdí tak ještě více.

Efekt je tím výraznější, čím je objekt větší a pohybuje se pomaleji. I když „pomaleji“ je relativní pojem, protože družice se musí na orbitě pohybovat takzvanou první kosmickou rychlostí, aby se zde udržely. Ta je přibližně 28 000 kilometrů za hodinu.

Nadějí na úklid jsou elektromagnety

V hustších vrstvách atmosféry pod 100 kilometry nad povrchem pak již vlivem tření dochází k zahřívání objektů, které, i když již došlo k jejich zbrzdění, stále letí rychlostí překračující 10 000 kilometrů za hodinu.

Jejich povrch se tak během několika okamžiků rozžhaví na tisíce stupňů Celsia a v důsledku toho se zcela vypaří. Výjimkou jsou velmi hmotné objekty, jako jsou zbytky starých vesmírných stanic a raket, nebo speciálně zkonstruované tepelně odolné materiály, umožňující například bezpečný návrat astronautů z vesmíru zpět na Zemi.

Klíčovým bodem jakéhokoliv úklidu na orbitě je nevytvořit ještě víc odpadu. Srážka „úklidové“ družice se samotným odpadem by jen vytvořila ještě více úlomků a problém dále zhoršila. Ze stejného důvodu nepřichází v úvahu ani sestřelování nefunkčních satelitů což již armády Spojených států, Ruska i Číny v minulosti vyzkoušely.

Existují však již i návrhy, jak se vypořádat také s těmito malými částmi. Vzhledem k tomu, že většina těchto úlomků je z kovu, případně obsahuje alespoň malou kovovou část, upřela se pozornost vědců k elektromagnetům.

Nápad českých středoškoláků

Sbírání jednotlivých částí odpadu pomocí silných elektromagnetů by bylo komplikované, protože jsou rozptýlené, magnet by tak musel být extrémně silný, nebo se dostat velmi blízko. Nabízí se ale možnost vytvořit obří elektromagnetickou smyčku o průměru několika kilometrů.

Po přivedení elektrického proudu v ní vznikne relativně slabé magnetické pole. To by mělo části odpadu, které jí proletí, zpomalit natolik, aby samovolně vstoupily do atmosféry, kde shoří, v řádů nejvýše týdnů, a nikoliv desítek nebo dokonce stovek let.

Skupina středoškoláků z Česka pak uspěla v soutěži NASA v americkém Houstonu se svojí družicí LASARsar (Laser Satellite Recovery), která má sloužit k dálkové opravě nefunkčních družic pomocí laseru, aby se nezměnily ve vesmírné smetí.

Nyní se studenti zamýšlí nad tím, že by laseru šlo využít i k odstranění malých částí odpadu, které se pohybují kosmem. „Laserem můžeme odpařit část materiálu na povrchu částečky. Odpařováním vyvoláme akci a reakci, která může úlomek zpomalit a navést zpět do atmosféry.

Tam bezpečně shoří. Takové řešení vyžaduje obrovsky silný laser a přesný zaměřovací systém. Ale jakmile by to bylo funkční, energie stojí pouze malou částku,“ popisuje jeden ze studentů, Simon Klinga.

Zdroje: The Guardian, National Geographic.