Je nejvyšší čas uklidit ve vesmíru

K ISS se šílenou rychlostí blížil kus vysloužilého ruského satelitu. Na provedení úhybného manévru orbitálního kolosu nebyl čas. Náraz několik decimetrů velkého kusu železa rychlostí téměř 29 tisíc kilometrů za hodinu by možná Whipplovy štíty z vrstveného kevlaru zachytily, ale riziko bylo příliš velké.

Zdaleka ne celý povrch životně důležitých součástí ISS je odolnými kompozity chráněn a proražení pláště by znamenalo nejen bleskovou dekompresi kabin, ale zřejmě i destrukci celé orbitální stanice. V řídkých zbytcích atmosféry by se doslova rozprskla. Kosmonauti museli všeho nechat a utíkat do bezpečí ruských lodí Sojuz, které jsou právě pro tento případ k ISS neustále připojeny.

Červený poplach nebyl prvním a bohužel zřejmě ani posledním. Jen vloni byl vyhlášen třikrát. Podobných projektilů je ve výškách kolem 400 až 500 kilometrů nad Zemí, kde ISS létá, několik tisíc. A výš je to ještě horší.

Podle monitorovacího střediska americké NASA je v prostoru do dvou tisíc kilometrů nad povrchem Země půl miliónu kousků vesmírného smetí o velikosti jeden až deset centimetrů. Více než decimetrových je jich 20 tisíc a asi dva tisíce jsou nebezpečné, ale naštěstí dobře sledovatelné kusy o hmotnosti nad sto kilogramů. Úlomků velikosti několika milimetrů je hrubým odhadem – podle toho, kolik „škrábanců“ je možné napočítat na tělesech, která se z oběžné dráhy pod 600 km vracejí – sto miliónů. Pozemské radary jsou schopné rozlišit jen úlomky nad tři milimetry.

V okolí naší planety je nepořádek. Největší hustota smetí je těsně pod hranicí 800 km nad povrchem Země, ale čisto není ani na nejvzdálenějších drahách 20 až 36 tisíc km nad Zemí. Čím blíž jsou kovové úlomky Zemi, tím rychleji obíhají – ty nejrychlejší mají rychlost přes 28 tisíc kilometrů za hodinu. Prakticky nic je nebrzdí. Teprve ve výšce asi 120 kilometrů začíná být odpor atmosféry znatelný natolik, že klesající úlomky zbrzdí.

Ještě níž se třením začnou zahřívat, až se roztaví – ovšem jen ty menší. Podle NASA každý den na zemský povrch dopadá nejméně jeden kus kosmického smetí, který byl dost velký na to, aby žáru odolal.

Kosmické velmoci vyslaly za sedm desetiletí k nebi přes pět tisíc raket, z nichž řada nesla několik satelitů najednou. Jen asi devět stovek z nich je funkčních, ostatní byly ponechány svému osudu. Jenže najednou tu neplatí, že vesmír je velký a pár kusů železa se tam ztratí. Celková hmotnost kosmického smetí se odhaduje na 5,5 tisíce tun.

Velká část zbytků už shořela v atmosféře, kam je stáhla neúprosná gravitace, ale dost a dost jich dosud krouží. Nejstarším vysloužilým satelitem je americká družice Vanguard 1 vypuštěná v roce 1958 jako čtvrtý satelit vůbec. Dosloužila téměř před padesáti lety, ale kolem Země bude kroužit další dvě století.

Vesmírné smetí tvoří nejčastěji zbytky nosných raket a vysloužilé satelity, naši planetu ale obíhaly i manipulační rukavice, dvě kamery, dvoje kleště a brašna vybavení, které poztrácely posádky vesmírných stanic při výstupech do volného prostoru. A také několik balíků odpadu ze sovětské orbitální stanice Mir.

K první zdokumentované srážce satelitu s kosmickým smetím došlo v červenci 1996. Do stabilizačního systému francouzské špionážní družice Cerese narazil úlomek evropské nosné rakety Ariane. Vstřícná rychlost při nárazu, k němuž došlo na polární dráze 700 km nad Zemí, činila 50 tisíc km za hodinu. Rozkolísanou družici se naštěstí podařilo přeprogramovat a zůstala funkční.

Horší následky měla srážka vysloužilého satelitu Kosmos 2251, vypuštěného ještě Sovětským svazem, s americkým satelitem Iridium 33 v únoru 2009 nad Sibiří. NASA a ESA (Evropská vesmírná agentura) po kolizi identifikovaly dva tisíce sledovatelných trosek, kolik bylo těch pod rozlišovací schopností přístrojů, nelze odhadnout.

Podobně, na desítky tisíc úlomků větších než jeden centimetr, se roztříštil v roce 2007 vysloužilý čínský satelit cíleně zničený balistickou raketou.

Nejbližší vesmír je přecpaný odpadem, který představuje obrovské nebezpečí. Nejen pro kosmonauty, ale pro zařízení, na nichž je naše technická civilizace životně závislá. Proto se stále častěji ozývá volání po úklidu vesmíru.

Smetí přibývá rychleji, než ho zemská gravitace stačí v atmosféře odklízet. Hrozí tak svého druhu perpetuum mobile. Odborně se tomu říká Kesslerův syndrom. Už v roce 1978 takovou situaci předpověděl Don Kessler z NASA. Byla tehdy považována za čistě teoretickou a krajně nepravděpodobnou.

Před několika lety se kosmické programy privatizovaly. Ukázalo se, že soukromé společnosti jsou schopny za menších nákladů dosáhnout podobných cílů, na které dosud stačily jen státní vesmírné programy. Se zlevněním se satelitní technika stává dostupnější.

Místo několikatunových obrů za miliardy jsou vypouštěny minisatelity o velikosti příručního zavazadla, ovšem v početných sériích. I tak množství startů prudce roste, na oběžných drahách provoz houstne a s tím logicky přibývá smetí. Ojedinělé úsilí společnosti SpaceX o „návratnost“ posledního stupně nosné rakety Falcon je zatím vzácnou výjimkou a výsledky jsou zatím nejisté.

Kosmického smetí je tolik, že velké státní agentury se jím už musely začít alespoň teoreticky zabývat. ESA jako první připravuje speciální misi vesmírného úklidu.

Projekt e. Deorbit, jehož cílem má být stažení velkých evropských vysloužilých satelitů – včetně někdejší vlajkové lodi „ekologických“ satelitů, osmitunového Envisatu, který by na své dráze jinak vydržel ještě téměř 150 let – do hustých vrstev atmosféry, kde by shořely, je ovšem stále ve fázi posuzování projektů.

Destrukční satelit má pomocí lidaru najít na povrchu vysloužilé družice nejvhodnější plochu k nasazení elektromagnetické „páky“, která trosky odsune na sestupnou dráhu. Nehledě na dosud nevyřešené technické problémy a enormní finanční nákladnost projektu, stojí v cestě i právní a politické bariéry. Rozhodnutí o jeho realizaci má padnout teprve příští rok.

Ve hře je několik způsobů „úklidu“. Původně na letošní rok plánované vypuštění satelitu, který by doplňoval vysloužilým družicím palivo a umožňoval tak opakované korekce jejich dráhy, bylo odvoláno pro finanční náročnost.

Obří sítě na zachytávání nejmenších součástí jsou problematické, protože hrozí jejich protržení, nehledě na obrovský prostor, který je třeba „uklidit“. Perspektivnějším řešením je stažení zbytků do horních vrstev atmosféry, kde shoří.

I to je možné řadou způsobů. Mechanickou silou, kdy speciální satelit „lovec“ bezpečně uchopí kus kosmického smetí a na laně jej nasměruje dolů a poté se vrátí k dalšímu „lovu“. To je ale hodně rizikové nejen proto, že lovec se musí dostat řádově na desítky metrů ke kusu odpadu, ale i proto, že uchopení může při troše smůly znamenat rozbití trosek na mnoho menších částí.

Nasměrovat smetí do atmosféry je možné i „bezdotykově“ elektromagnetickou silou. Supervýkonný laser by sice mohl vysloužilý satelit stlačit dolů, ale opět je tu stejné nebezpečí, že paprsek mine cíl a výboj zasáhne zemský povrch.

Konstruktéři raket a družic už zkoušejí k vysílaným satelitům přidávat jednorázová brzdná zařízení, ať už motory, či vysouvací aerodynamické součásti, které po skončení životnosti – nebo při fatální poruše – automaticky satelit nasměrují k atmosféře. To ale neřeší problém trosek.

U geostacionárních družic vzdálených od Země přes 36 tisíc kilometrů se uvažuje o jejich umístění do ještě větších vzdáleností, kde už žádné satelity nelétají. Díky prakticky nulovému odporu atmosféry by mohly v bezpečné vzdálenosti obíhat tisíce let, než příští generace budou disponovat potřebnými prostředky k jejich bezpečnému odstranění.

Ať už proběhne jakoukoliv metodou, likvidace satelitů na oběžné dráze má nesmírně citlivý aspekt. Jde vlastně o zbraň: zařízení může „sundat“ i funkční satelit, případně jakýkoliv jiný objekt na oběžné dráze.

„Cokoliv vybavené zaměřovacím laserem, harpunou, sítí či impaktorem může být použito k zachycení a zničení jakéhokoli satelitu nebo jeho zbytků, nejen toho nefunkčního a nebezpečného,“ upozornil Richard Crowther z britské vesmírné agentury. „Než něco takového odstartuje do vesmíru, všichni potřebujeme mít jasné záruky, že to letí jen a jen uklízet.“

„Je to jako horký brambor,“ popsal problém kosmického smetí Brian Weeden z Nadace pro bezpečný svět na předloňské konferenci expertů. „Čas pracuje proti nám. Místo abychom spolupracovali, neexistuje zatím žádný koordinační orgán, takže to vypadá, že jde o další problém, který necháváme příštím generacím.“