Na oběžných drahách kolem Země přibývá lidských „odpadků“. Kromě funkčních družic zde také krouží jejich vysloužilé kolegyně, horní stupně nosných raket či trosky ze vzájemných srážek. Přitom i centimetrový úlomek letící obrovskou rychlostí může vyřadit z provozu družici či kosmickou loď a ohrozit jejich posádky.
Zanedlouho oslavíme 50. výročí první družice. Během půlstoletí, které uplynulo od startu Sputniku 1, vypustili lidé na oběžnou dráhu více než 5500 umělých družic. Jenom 700 z nich je však dnes funkčních. Stovky dalších, nyní již nepoužitelných a neovladatelných, krouží vysokými rychlostmi kolem Země. Studie ESA odhaduje, že až 93% veškerého „lidského“ materiálu na oběžné dráze je neužitečné smetí. Jeho celková hmotnost přitom převyšuje 5 000 tun, tedy jako by vesmírem volně poletoval rozptýlený materiál ze středně velkého šrotiště. A vědci varují, že toto číslo i nadále poroste.
Mnohem rychlejší než kulka
Americká armáda provozuje radarovou síť schopnou sledovat pohyb největších objektů na oběžné dráze. Takzvaná U.S. Space Surveillance Network eviduje v současné době asi 11 000 těles větších než deset centimetrů. Odhaduje se ale, že v rozmezí 1 – 10 centimetrů je takových objektů už minimálně 100 000. A postoupíme-li k ještě menším rozměrům, dostaneme se k číslům řádově v desítkách miliónů.
Všechna tato tělesa a tělíska se ovšem řítí vesmírem obrovskými rychlostmi, mnohokrát rychlejšími než kulka vystřelená z pušky. Přímá srážka kosmické družice s takovýmto smetím se tak pro ni může stát osudnou.
Hlavním cílem amerického vojenského programu „na sledování kosmického smetí“ je samozřejmě ochrana vojenských družic před takovými srážkami. Získaných dat navíc využívá i NASA. Mezinárodní kosmická stanice se na základě takto získaných informací umí včas vyhnout podezřelému kosmickému úlomku. V říjnu loňského roku tak NASA mírně změnila dráhu vědecké družice Terra, aby předešla možné srážce s úlomkem horního stupně rakety Scout G-1, vypuštěné v roce 1983. O dva dny později pak úlomek družici minul v bezpečné vzdálenosti tří kilometrů. Armáda nyní uvažuje o tom, že by své poznatky zpřístupnila i jako službu operátorům komerčních družic.
Smetiště na oběžné dráze
Kosmického smetí i nadále přibývá. Objekty z počátků kosmického věku se srážejí a „vyrábějí“ tak další a další úlomky a trosky. Od roku 1991 již byly zaznamenány tři takové kolize. Při zatím poslední z nich se v lednu 2005 srazila 31 let stará americká raketa Thor s třetím stupněm čínské rakety CZ-4, která do vesmíru odstartovala v roce 2000. A před deseti lety byla dokonce poškozena francouzská vojenská družice Cerise, když se srazila s fragmentem rovněž francouzské rakety Ariane, jež na oběžné dráze explodovala o deset let dříve.
Výzkumníci z NASA nyní vytvořili počítačový model LEGEND, který jim umožňuje předpovídat další vývoj „znečištění“ na oběžné dráze kolem Země. A výsledky jejich simulací nejsou vůbec optimistické. Pokud by došlo k okamžitému zastavení dalších startů do vesmíru, bude i tak počet nových úlomků vzniklých kolizemi růst a kolem roku 2055 převýší množství těch, které padají zpět na Zemi a zanikají v její atmosféře.
„Ve skutečnosti se ale situace začne zhoršovat dříve,“ upozorňuje jeden z autorů studie J.-C. Liou (NASA Johnson Space Center). Jednotlivé státy budou totiž pokračovat ve vypouštění družic a množství kosmického smetí tak začne růst dříve než za oněch 50 let.
Je ohrožen kosmický program?
Podle modelu LEGEND panuje nejhorší situace na oběžných drahách ve výškách mezi 900 a 1000 km, kde pracuje celá řada komunikačních, navigačních i meteorologických družic. V těchto výškách tak dochází k 60% všech kolizí, které produkují velké množství kosmického smetí.
Z hlediska pilotovaných letů je situace na nižších oběžných drahách(pod 400 kilometrů), kde se obvykle pohybují raketoplány i kosmické stanice, o něco příznivější.
Pokud by se ovšem měla realizovat myšlenka návratu na Měsíc, začne být kosmické smetí ve větších výškách vážným problémem i pro pilotované lety. Kosmická loď letící na Měsíc bude totiž muset tímto nejhustším pásem trosek samozřejmě proletět. „Máme jenom jediný vesmír,“ říká k tomu dr. Liou. „Pokud nebudeme kosmické prostředí chránit, můžeme se dostat do situace, kdy nebude možné vypouštět družice.“
Počítačové modely předpovídají, že v následujících dvou stoletích dojde k deseti „katastrofickým“ srážkám, které zcela zničí některou kosmickou družici, či loď a její posádku.
Astronauty straší zvláštní zvuky
Posádky obývající Mezinárodní kosmickou stanici už vědí, jaký je to pocit, když do pláště jejich lodi vrazí malý úlomek ať už kosmického smetí či mikrometeoroid. Například jednu takovou událost, ke které došlo v roce 2003, astronauti popsali jako zvuk „plechovky vržené proti plášti lodi.“ Žádný z těchto „projektilů“ však kosmickou loď neohrozil, na to je velmi dobře chráněna. Experti ale odhadují, že už objekt o velikosti grapefruitu může způsobit únik vzduchu z kabiny nebo poškodit některou součást nezbytnou pro provoz stanice.
Je trochu paradoxní, že i samotná kosmická stanice k znečištění okolí Země přispívá. NASA již eviduje zhruba 40 případů, kdy stanici z nějakého důvodu objekty „kosmického smetí“ opustily. „Posádky pracující mimo stanici občas něco úmyslně odhodí,“ říká Gene Stansbery z NASA. „Obvykle se ale jedná o ztrátu nářadí či něčeho jiného.“
V poslední době je nejznámějším případem neobvyklý satelit „vyrobený“ z použitého skafandru (ruský typ Orlan), vypuštěný z mezinárodní vesmírné stanice (ISS) koncem loňského roku. Vybaven vysílačkou, sloužil SuitSat-1 (alias Ivan Ivanovič) k vysílání signálu pro radioamatéry na celém světě. SuitSat ještě letos shoří v zemské atmosféře.
Mělo by se začít uklízet
Ochrana kosmického prostředí není bohužel dosud příliš koordinována. Jednotlivé kosmické agentury již sice vytvořily koordinační skupinu, která se má kosmickým smetím zabývat, ale ta spíš „jenom volá po zamezení srážek, aniž by přitom poskytla konkrétní doporučení, jak by se to mělo dělat“ uvádí Bill Ailor z Center for Orbital and Reentry Studies, které je financováno americkým vojenským letectvem.
Místo aby se začalo v kosmu uklízet, soustřeďuje se v současné době regulace provozu ve vesmíru téměř výhradně na rozdělování rádiových frekvencí pro jednotlivé družice, jež má na starosti International Telecommunication Union.
Kosmické agentury se zatím alespoň dohodly na „pravidle 25 let“, podle kterého musí všechno, co je vypuštěno do vesmíru, do 25 let po skončení mise z oběžné dráhy zmizet.
Prakticky se tato dohoda realizuje tak, že družice po skončení své činnosti využije raketových motorů ke změně dráhy, což ji následně přivede k zániku v zemské atmosféře. Naposledy tak NASA na konci loňského roku snížila oběžnou dráhu družice UARS, čímž zkrátila její životnost o celých 20 let. UARS nyní v atmosféře shoří během následujících pěti let.
Jak vyčistit oběžnou dráhu?
Další pravidlo vyžaduje, aby družice na konci svého života vypustila z nádrží veškeré zbylé palivo. Mělo by se tak předejít případné explozi, která by pak vedla ke vzniku množství nebezpečných úlomků.
I pokud by tato opatření byla důsledně dodržována, na oběžných drahách stále zůstává velké množství zbytků z předchozích let. Nicholas Johnson, který se v NASA rovněž zabývá kosmickým smetím, to dokumentuje těmito slovy: „Co se odehrávalo předtím, až do doby zhruba před 15 lety, bylo chování ve stylu použít a zapomenout, podobně jako cokoliv jiného v tehdejší společnosti.“
Johnson a Liou dodávají, že jediná cesta, jak ve vyhnout budoucím problémům ve vesmíru, je odstranit z oběžných drah všechny větší předměty, které se na ní v současné době pohybují. Všechny doposud navržené metody – ať už se jedná o úpravy drah družic za pomocí výkonných pozemských laserů, instalaci iontových motorů na nové družice, které by je po skončení služby rychle navedly do atmosféry, přidání tzv. elektrodynamického lana pro zvýšení tření a tím snížení rychlosti družice či dokonce vypuštění umělých robotů, kteří by oběžné dráhy doslova „čistily“ – jsou buď velmi drahé či doposud po technické stránce nevyzkoušené. S rostoucí vzdáleností od Země bude pak tento úkol ještě náročnější. „Neznáme jednoduchou a levnou cestu, jak to udělat,“ poznamenává Liou.
Pomohou soukromé společnosti?
Oba autoři proto navrhují, aby nové řešení bylo vyvinuto v rámci spolupráce vládních i komerčních uživatelů vesmíru. Připojují se k nim i další odborníci z nově vznikajících společností, které budou podnikat na poli komerční kosmonautiky a vesmírné turistiky. „Kontrolní systém kosmického provozu má smysl a velmi bych jeho vývoj podporoval,“ říká Rick Hopmans, zástupce státu New Mexico, který chce na svém území vybudovat kosmodrom pro tyto komerční aktivity.
Odborníci se každopádně shodují na tom, že nejdříve musí dojít k mezinárodní dohodě, na jejímž základě budou pak jednotlivé kroky promyšleny. Celou záležitost už také předali Komisi OSN pro mírové využití kosmického prostoru.
Co je to kosmické smetí?
Kosmické smetí je jakýkoliv člověkem vyrobený objekt na oběžné dráze kolem Země, který už dále nemá žádné využití. Jedná se především o:
• vysloužilé družice
• horní stupně nosných raket
• adaptéry pro vícenásobné náklady
• objekty uvolněné od raket po startu či během činnosti družic
• trosky vzniklé při kolizích nebo explozích raket a družic
• malé úlomky barvy, uvolněné tepelným napětím či při srážkách s malými částicemi
Kuriózní případy kosmického smetí
Nejstarší smetí – druhá americká družice Vanguard 1, která odstartovala 17. března 1958.
Rukavice – během prvního amerického výstupu do volného prostoru v roce 1965 ztratil astronaut Ed White rukavici. Celý měsíc obíhala kolem Země rychlostí 28 000 km/hod.
Kamera – Michael Collins z Gemini 10 ztratil při výstupu do volného prostoru v roce 1966 kameru.
Odpadkové pytle – během prvních deseti let bylo ze sovětské stanice Mir na oběžné dráze uvolněno na 200 objektů. Většinou se jednalo o pytle s odpadky
Všechno neshoří v atmosféře
V současné době každým rokem vstoupí zpět do zemské atmosféry na 200 objektů vyrobených lidskou rukou. Dosud bylo zdokumentováno 57 případů, kdy trosky dopadly až na zemský povrch. Odhaduje se, že průlet atmosférou „přežilo“ od dob prvního Sputniku na 1 400 tun materiálu.
Nejznámější případy dopadu trosek na Zem:
1962 – zbytky Sputniku 4 dopadly do ulic města Manitowoc v americkém státě Wisconsin. Naštěstí se nikomu nic nestalo.
1972 – trosky sovětské experimentální lodi spadly do neobydlené části jižního novozélandského ostrova
1979 – zbytky neovladatelné americké kosmické stanice Sylab se zřítily do pustiny západní Austrálie
2001 – řízený zánik stanice Mir nad Tichým oceánem. Odhaduje se, že do vod Pacifiku dopadlo několik tisíc úlomků o celkové hmotnosti 35 tun. Stanice vážila 130 tun
2005 – titanový kryt motoru americké rakety dopadl do zemědělské krajiny nedaleko thajského Bangkoku
