Kosmické smetí

  Kolem naší planety krouží rozsáhlé smetiště, pro které neplatí téměř žádná pravidla. Označení "kosmické smetí" se používá pro souhrn veškerých nefunkčních družic, zbytků raketových stupňů a úlomků pohybujících se po nejrůznějších oběžných drahách.

První umělá družice Země vypuštěná v říjnu 1957 znamenala nejen počátek kosmické éry, ale také byla prvním počinem při vytváření kosmického smetiště. Od té doby docházelo k nárůstu odpadu na okolozemních drahách a jeho množství neustále narůstá. Začátkem roku 1988 se odhadovala hmotnost veškerého odpadu na drahách kolem Země na 2000 tun, na konci století to už bylo přes 3000 tun.Řada odborníků již před několika desítkami let vyrovala před rizikem srážky s částicemi "kosmického smetí". Část odpadu sice už shořela v hustých vrstvách atmosféry, ale nám se poměrně snadno daří "ztráty" rychle naradit. Podle NASA Orbital Debris Program Office kolem Země (a na meziplanetárních drahách) ke konci prvního pololetí letošního roku obíhá 16.094 objektů, které jsou sledovány (tedy větších než asi 10 cm), což představuje zvýšení za jedno čtvrtletí o 239 objektů (ke konci roku 2009 bylo sledováno 15.090 objektů). Je nutno ale dodat, že se nejedná o "nové" kosmické smetí, ale nárůst zapříčinila většinou registrace objektů vzniklých při dřívějších incidentech. Z celkových více než 16 tisíc sledovaných těles připadá na funkční i nepracující družice 3396 objektů a zbylých 12.698 tvoří ostatní objekty a fragmenty - nejvíce připadá na Rusko (a jeho jeho předchůdce SNS a SSSR), 1408 družic a 4667 fragmentů, a na USA, 1144 družic a 3723 fragmentů.Odhaduje se, že na geocentrických drahách je dalších více než půl miliónu fragmentů větších než 1 cm (ty jsou schopné při nárazu poměrně vážně poškodit jiný objekt - srážka při rychlosti 10 km/s energeticky odpovídá explozi ručního granátu!). A tělísek menších může být až několik miliónů (někteří specialisté hovoří až o 40 miliónech); přitom milimetrový kousek železa má stejný účinek jako střela z pušky. Sledování těch nejmenších úlomků není v silách žádného sledovacího systému. Na nízkých drahách (do 2000 km) jsme schopni detekovat tělesa s rozměry do 5 cm a na geostacionární dráze (necelých 36.000 km od Země) jsou zjistitelná tělesa o minimálním rozměru kolem 50 cm. Z potencionálně nebezpečných několika stovek tisíců tělísek tak jich umíme sledovat jen nepatrný zlomek. Na nejnižších drahách - kolem 200 km - jsou současné aparatury schopné zjistit tělesa o rozměru kolem jednoho centimetru, ale na těchto drahách se úlomky dlouho neudrží a brzy zanikají v atmosféře. Mnohem horší je to s geostacionární drahou, na níž se objekt udrží téměř po neomezenou dobu; a geostacionární dráha je díky telekomunikačním satelitům jednou z nejobsazenějších drah vůbec. Přitom taková vysloužilá družice může být zdrojem cenných surovin - zatím však náklady na snesení družice zpět na Zemi (a to nejen z oblasti stacionární dráhy) několikanásobně převyšují cenu těchto surovin z tradičních zdrojů.Pokud má dojít k setkáním aktivní družice se zaregistrovaným "kosmickým smetím", vydávají sledovací systémy varování. Na základě takových varování se případné kolizi vyhýbají za týden průměrně tři družice. Ke srážce aktivních družic s malými částicemi, které družici významněji poškodily, přitom došlo v minimálně 86 případech. Přesto však může dojít ke srážce i s mnohem větším objektem, který je zařazen v katalogu a jeho dráha je víceméně přesně určená. K takovému případu došlo v únoru 2009, kdy se vyřazená ruská družice Kosmos 2251 (vypuštěna v roce 1993, hmotnost asi 950 kg) srazila 780 km nad Sibiří při vzájemné rychlosti 12 km/s s funkční americkou telekomunikační družicí Iridium 33 (vypuštěna v roce 1997, hmotnost 560 kg). Po nárazu vznikla dvě oblaka fragmentů, každý o několika stovkách různě velkých úlomků. Mark Matney z NASA odhadoval, že výsledkem srážky je několik stovek větších úlomků; odhady počtu úlomků menších než 10 cm (které nejsou současnými technickými prostředky zjistitelné) se pohybují kolem několika desítek tisíc; zatím bylo katalogizováno "pouze" 546 fragmentů z družice Iridium 33 a 1487 fragmentů z družice Kosmos 2251!Možnost takové srážky předpověděl už v roce 1978 Donald Kessler z NASA Johnson Space Center, který v publikaci "Meze růstu na nízké oběžné dráze" napsal, že někdy kolem roku 2000 dojde k náhodné srážce dvou větších úlomků nebo družic a tato srážka výrazně zvýší množství úlomků na geocentrických drahách. Ty způsobí další a další srážky a narůstající znečištění prostoru nakonec povede k zastavení vypouštění družic a sond. V roce 2005 řekla Lidyja Rychlova z oddělení kosmické astrometrie Ruské akademie věd, že množství "kosmického smetí" stoupá ročně o 4 procenta a při stejném tempu by za sto let byly nízké dráhy ve výšce mezi 400 a 1500 km byly plně obsazeny částicemi "kosmického smetí". Země by se tak mohla pyšnit podobným prstencem jako planeta Saturn.Zdrojem velkého počtu fragmentů byl také pokus čínské armády, která 11. ledna 2007 sestřelila raketou středního doletu meteorologickou družici Feng Yun 1C, jež se pohybovala po dráze ve výšce 850 až 882 km (jako první to oznámil americký časopis Aviation Weeks and Space Technology 17. ledna 2007). Výsledkem sestřelu bylo 2300 úlomků větších než 5 cm, asi 35.000 úlomků nad 1 cm a až milión úlomků větších než 1 mm (do katalogů bylo zaregistrováno 3134 fragmentů). Vzhledem k výšce dráhy budou fragmenty sestupovat do atmosféry několik desítek let (v současnosti je na drahách ještě více než 2500 zjištěných úlomků) a při svém sestupu budou ohrožovat družice pohybující se na nižších drahách. A už v roce 2007 se jednomu z úlomků musela vyhýbat americká družice Terra. Sestřelení družice oficiálně potvrdil 23.ledna mluvčí čínského ministerstva zahraničí Liu Jianchao, který ale dodal, že Čína dodržuje zásady "mírového využívání vesmíru".Čínský pokus nebyl prvním úspšným zasažením družice na oběžné dráze. V roce 1992 se podařilo zasáhnout družici Solwind americkou protidružicovou zbraní ASM-135 ASAT. Na dráze tehdy vzniklo 283 (zjištěných) fragmentů, která ale během poměrně krátké doby zanikly v atmosféře; poslední z nich v roce 2004. Američané "sestřelili" ještě jednu družici, a to v roce 2006, kdy byla na nesprávnou dráhu navedena vojenská družice USA 193, která byla po navedení na nízkou dráhu neovladatelná a hrozil nekontrolovatelný pád - vzhledem k rozměrům družice nebyl vyloučen dopad některých částí až na zem. Družice USA 193 byla zasažena antiraketou RIM-161 a po jejím zásahu bylo zaregistrováno 174 úlomků, které vzhledem k nízké dráze brzy shořely v atmosféře.Nejčastějším zdrojem úlomků jsou exploze horních stupňů nosných raket nebo urychlovacích bloků navádějících družice na konečné dráhy; příspěvek těchto nehod na počtu částic je asi 50 procent. První takový nežádoucí výbuch byl zaznamenán v roce 1961, kdy explodoval druhý stupeň rakety Ablestar a na oběžné dráze bylo poté zjištěno 296 fragmentů, z nichž po padesáti letech je ještě 181 na oběžné dráze. Počtem úlomků (katalogizováno bylo 473 fragmentů) byl "úspěšný" rovněž stupeň Transtage, který explodoval 15. října 1965 při vynášení družic LCS-2 a OV 2-1. Velkým dílem k množství "kosmického smetí" přispěl také výbuch stupně HASP rakety Pegasus, která 19. května 1994 vynesla na geocentrickou dráhu vojenskou družici STEP-2. Do katalogů přibylo 709 záznamů, ale díky tomu, že k explozi došlo na nízké oběžné dráze, valná většina úlomků rychle zanikla v atmosféře a dnes na drahách zůstává "jen" 59 fragmentů.

Exploze horního stupně není nebezpečná jen tím, že je zdrojem velkého množství fragmentů, ale vlastní výbuch může poškodit i vynášený objekt. Tato situace zřejmě nastala v dubnu 1973, kdy třetí stupeň nosné rakety Proton-K fatálně poškodil orbitální stanici Saljut 2 (která byla naštěstí bez posádky) a stanice nemohla být vůbec využita. Proto se přijímají opatření, aby se explozím horních stupňů co nejvíce zamezilo. Jedním z opatření je vypouštění zbytků složek paliva z nádrží horních stupňů raket po skončení jejich aktivní činnosti, nebo jejich navedení na nižší dráhy, případně přímo k zániku do atmosféry. U geostacionárních drah jsou družice před ukončením aktivního života přesunovány na vyšší dráhu, aby uvolnily pozice novým družicím. To ale není "konečné" řešení - problém s odpadem se jen přesunuje do jiné oblasti.Specifickou součástí "kosmického smetí" jsou skutečné odpadky, které byly "odhazovány" ze sovětských orbitálních stanic. Ze Saljutu 6 bylo takto odhozeno asi 100 vaků s odpadky, ze Saljutu 7 už téměř 200 a ze stanice Mir asi 300 vaků; všechny vaky, vzhledem k nízké oběžné dráze, už shořely v hustých vrstvách atmosféry. Ze současně fungující Mezinárodní kosmické stanice nejsou odpadky "vyhazovány" do prostoru, ale shromažďují se v zásobovacích lodích (Progress, ATV) a společně s nimi jsou naváděny do atmosféry.Zdrojem odpadků jsou také činnosti kosmonautů mimo loď a opravárenská činnost. Byla zaregistrována řada případů, kdy se na vlastní dráhy dostaly matice, šrouby a podložky a dokonce i brašna s nářadím, nebo fotoaparáty či jiné vybavení. Ale také třeba tužka, kterou v červenci 1982 při výstupu do kosmu ztratil sovětský kosmonaut Valentin Lebeděv.Na závěr ještě jeden kuriózní případ "úklidu". V roce 1972 při letu Apolla 16 ztratil ve velitelské sekci astronaut Mattingly snubní prsten, který při jeho výstupu mimo kabinu vyletěl ven a stal se na chvíli součástí "kosmického smetí". Prsten ale na své dráze zasáhl majitele do přílby a odrazil se k druhému astronautovi (Dukemu), který prsten zachytil a zamezil tak rozmnožení nebezpečného odpadu.Ale kosmický odpad není nebezpečím jen pro umělé kosmické objekty. Jak nedávno řekl Nick Johnson, vědecký vedoucí programu NASA Orbital Debris Program, "statisticky je šance na zasažení člověka částí kosmického objektu 1 ku 3200" a dále připomněl, že "za téměř 54 let kosmických letů se neobjevily zprávy, že by došlo ke zranění člověka pádem kosmických trosek."

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] B. Otava: Kroužící vrakoviště - in: Kosmozor, ČTK, Praha 1989
[2] http://hn.ihned.cz/2-34346350-500000_d-ef[3] http://www.lib.cas.cz/space.40/INDEXST.HTM[4] http://www.aldebaran.cz/bulletin/2010_33_bor.php[5] http://www.novosti-kosmonavtiki.ru-----
Příště: Přehled událostí kosmonautiky; plánované zveřejnění: 14.9.2011.