Nad našimi hlavami začíná být těsno. Počet satelitů, které zaplňují oblohu a umožňují nám komunikaci a navigaci, se rychle zvyšuje. Především v poslední době vypuštěné megasatelitní systémy způsobily, že se počet družic během posledních několika let znásobil.
Starlink společnosti SpaceX nyní provozuje zhruba polovinu z přibližně 7 000 aktivních satelitů na oběžné dráze. Kromě toho existuje projekt Kuiper společnosti Amazon a konsorcium OneWeb. A v příštích několika letech plánuje jen Starlink vyslat do vesmíru další desítky tisíc satelitů.
Nejen astronomové z toho mají noční můru. Obávají se, že značná část jejich pozorovacích systémů by mohla být nepoužitelná, pokud by jejich zorným polem neustále prolétávala nebeská tělesa vytvořená člověkem.
Mohlo by vás zajímat
Milion kusů trosek
Provozovatelé družic mají také enormní zájem na tom, aby měli situaci pod kontrolou. Hrozí jim totiž takzvaný Kesslerův syndrom. Při enormně vysokých rychlostech několik kilometrů za sekundu totiž každá srážka znamená, že se z kolizních partnerů vymrští desítky dalších úlomků.
Mračna úlomků mohou následně vyvolat další srážky. Vzniká tak začarovaný kruh, který může na dlouhou dobu uzavřít provoz na určité oběžné dráze. A riziko se s přibývajícími satelity dále zvyšuje.
Zvláště ohrožená je takzvaná nízká oběžná dráha Země (LEO). Ta se nachází ve výšce přibližně 400 až 2 000 kilometrů, kde je umístěna většina družic. Je to proto, že je mnohem levnější vypouštět satelity pouze na oběžnou dráhu v této výšce. Družice si pak navíc vystačí s menším vysílacím výkonem, takže mohou být mnohem menší.
Na LEO však nelétá jen několik tisíc družic, ale také asi milion kusů trosek o velikosti nad jeden centimetr, především se jedná o zbytky vybuchlých palivových nádrží a úlomky ze srážek.
Koncem ledna 2023 se téměř naplnil nejhorší možný scénář. Stará sovětská družice Cosmos a horní stupeň rakety se minuly jen o několik metrů – při relativní rychlosti 15 kilometrů za sekundu!
Ohrožena je také Mezinárodní vesmírná stanice ISS. Přestože má ochranné pancíře proti malým, centimetrovým objektům, musí každý rok provádět několik úhybných manévrů, aby se vyhnula větším kusům kosmického smetí.
Také ostatní družice musí často korigovat svou oběžnou dráhu, aby se vyhnuly srážkám. To stojí cenné palivo a výrazně zkracuje dobu trvání mise.
Všechny státy zapojené do kosmického výzkumu se již léta snaží o co nejpřesnější sledování vesmírných objektů. Radarové stanice a optické teleskopy určují polohu a pohyb desítek tisíc objektů každých několik dní. Je to nezbytné, protože při obrovských rychlostech se i malé chyby mohou během hodin a dnů nasčítat do velkých nejistot. Pokud hrozí nebezpečné přiblížení, jsou provozovatelé družic varováni a musí provést korekci kurzu.
Nutné přesné určení dráhy
Loni byla v německém Empfingenu uvedena do provozu observatoř, která monitoruje kosmický odpad. Pomocí laserů testuje nové metody nejen pro lokalizaci nebezpečných částí, ale také pro jejich lepší charakterizaci, díky které například zjistí, zda se satelity nezřítí.
Tyto znalosti jsou důležité, pokud mají být takové objekty cíleně odstraňovány. Evropská vesmírná agentura ESA v současné době plánuje misi ClearSpace-1, robotické družice, která bude sbírat velké, neovladatelné družice pomocí uchopovacího ramene a přivádět je na deorbit, tedy řízenou havárii.
Dalším konceptem, na kterém se pracuje, jsou ultralehké a stabilní plachty (deorbitální plachty), které se nasazují z družice na konci její provozní životnosti. Na LEO je již vzduch velmi řídký, ale stále zde existuje minimální zbytková atmosféra, která zpomaluje pohyb. Toto tření také způsobuje, že se LEO pomalu čistí, což zajišťuje, že se odpadky nacházející se zejména v nižší výšce kolem 500 kilometrů během několika měsíců až let přiblíží k zemskému povrchu a shoří.
Deorbitální plachty by měly tento proces výrazně urychlit, a tím pomoci udržet LEO čistou. Mezi státy, které využívají vesmír, skutečně existuje dohoda, že družice musejí zmizet z oběžné dráhy nejpozději 25 let po skončení své služby. Mnohé, zejména starší družice jsou však již nyní neovladatelné. A pokud udeří Kesslerův syndrom, vyřadí řadu dalších satelitů.
Aby k tomu vůbec nedošlo, jsou zapotřebí přísnější mezinárodní předpisy: někteří provozovatelé družic se již ve vlastním zájmu dohodli, že družice by měly být z oběžné dráhy vyřazeny už do pěti let po skončení své služby. Do atmosféry by se měly vrátit pomocí zbývajícího paliva nebo nových technologií, jako jsou například brzdící deorbitalizační plachty.
Úklid pomocí laserových paprsků
V současnosti probíhá také výzkum nových metod, které mají specificky ovlivnit větší kusy vesmírného odpadu. Existují dva různé projekty na využití laserových paprsků k ovlivnění orbitálního pohybu objektů. První metodou je využití světelného tlaku, tedy síly, kterou působí velmi silný laserový paprsek čistě prostřednictvím přenosu hybnosti jeho světelných částic. Pokud budete objekt po určitou dobu bombardovat silným laserovým paprskem, může se jeho rychlost změnit pouze o jeden milimetr za sekundu. To však stačí k tomu, aby se jeho trajektorie po jednom dni posunula přibližně o 250 metrů, což masivně snižuje riziko srážek. Takový systém by mohl být připraven k použití již za několik let.
Brzdná síla tohoto systému je příliš slabá na to, aby zcela odstranila objekty z oběžné dráhy. Ve vzdálenější budoucnosti by se mohl používat technicky mnohem sofistikovanější laserový proces zvaný laserová ablace. Jeho efekt je podstatně silnější než čistý tlak světla, ale klade mnohem vyšší nároky na laserovou technologii. Pravděpodobně bude trvat ještě dlouhou řadu let, než bude k vyčištění LEO od kosmického smetí možné využít velké, vysoce výkonné lasery. Do té doby však platí ve vesmíru totéž, co na Zemi: nejlepší odpad je ten, který ani nevznikl.
Zdroj: German Aerospace Center (DLR), časopis Chip
video
