Je vesmírný odpad opravdu tak nebezpečný? Kde začít s čištěním orbit? Jaké právní problémy je k tomu potřeba řešit? Jaké projekty jsou nabízeny? Korespondent "RG" o tom mluví s Vladimirem Agapovem, vedoucím výzkumným pracovníkem Institutu aplikované matematiky. M.V. Keldysh, což je hlavní organizace Ruské akademie věd pro problém vesmírného odpadu.
A tak se přední vesmírné mocnosti ze slov o nebezpečí znečištění vesmíru nakonec rozhodly pustit se do věci. Průkopníky budou Japonci, kteří v únoru systém na takové čištění otestují. Ale je to tak relevantní? Přece jen léta plynou, hodně se mluví o nebezpečí odpadků, ale celkově se kvůli tomu nestaly žádné vážné nehody. Možná to necháte létat a nebudete muset utrácet spoustu peněz?
Vladimir Agapov: Nejprve pochopme, o čem ve skutečnosti mluvíme. Co je vesmírný odpad? Podle odborníků se kolem Země točí více než 650 tisíc různých objektů větších než jeden centimetr. Z nich jsou v současnosti sledovány pouze velké, více než 10 centimetrů, kterých je asi 22 tisíc. Zbývající statisíce jsou inkognito, „pan X“. Jsou ale ještě menší, asi milimetrové, jejich počet se odhaduje na asi 3,5 milionu objektů.
Nejotravnější věc je, že tato armáda neustále roste. Nejen proto, že do vesmíru míří stále více zařízení, ze kterých se nakonec také stávají odpadky. Potíž je v tom, že samotná „špína“ není pasivní. Koneckonců, úlomky letící velkou rychlostí se navzájem srážejí, jsou zničeny, což dává vzniknout stovkám a tisícům nových objektů na mnoho let. Ne náhodou se o ISS a dalších vesmírných lodích stále častěji hlásí z průběhu možné srážky s vesmírným odpadem.
Ale když se mluví o vyhýbání se srážkám, pak mluvíme pouze o poměrně velkých úlomcích, které jsou neustále sledovány speciálními radary a dalekohledy. Na oběžné dráze je ale mnohem více malých placerů, které nikdo nemůže sledovat, ale které jsou také extrémně nebezpečné. Je známo, že v předních oknech řady kosmických lodí byly po přistání detekovány mikrotrhliny tak kritických rozměrů, že zařízení mohlo být téměř úplně odtlakováno. Vesmírné mocnosti pochopily všechny tyto problémy a nyní ostře zintenzivnily svou práci v boji proti vesmírnému odpadu. Zde nemůžete ztrácet čas, přivést situaci na pokraj, když je problém přezrálý a bude příliš pozdě.
Nyní jsou ale Japonci připraveni začít uklízet jako první...
Vladimir Agapov: To není tak úplně pravda. Jde pouze o testování jedné z mnoha možností. Nepochybně je to důležité, ale spíše upozornit na problém. Ve skutečnosti, než se vážně pustíte do konkrétních projektů, musíte provést inventuru veškerého vesmírného odpadu. Kde a co létá, jak nebezpečné jsou tyto předměty. V tuto chvíli máme k úplnému obrazu daleko. Na nízkých oběžných drahách, do tří tisíc kilometrů nad povrchem Země, se kolem 80 procent odpadků „visí“, na vysokých a primárně geostacionárních, a to je asi 36 tisíc kilometrů nad Zemí, a střední eliptické dráhy – zbývající 20 procent.
Zdálo by se, že se naléhavě potřebujeme vydat na nízké oběžné dráhy, kde se shromáždil lví podíl odpadu. Ale na druhou stranu je pro nás geostacionární oběžná dráha neméně důležitá – vždyť na ní v současnosti operuje asi 430 zařízení, z nichž každé stojí desítky či dokonce stovky milionů dolarů. Díky nim máme internet, satelitní televizi a spoustu dalšího vybavení. A na rozdíl od nízkých drah je pouze jedna geostacionární a o tak unikátní přírodní zdroj nemůžeme přijít.
To znamená, že než si vezmete vesmírný mop, musíte se rozhodnout o prioritách?
Vladimir Agapov: Samozřejmě. A vůbec není nutné začínat hrubou špínou. Může se ukázat, že létá tam, kde nejsou aktivní zařízení. Je lepší se takových fragmentů v blízké budoucnosti nedotýkat, zvláště pokud se navzájem nesrazí. Nestačí však vyčlenit nebezpečné seskupení, je třeba v něm již pochopit, co je nejnebezpečnější. Tedy postavit prioritní strom. A teprve poté začněte utrácet peníze za čištění orbit. Jinak bude účinek všeho tohoto čištění mizivý.
Nebo by se možná současně měly země dohodnout, že nebudou odpadky vůbec vyhazovat? Zastavit znečištění?
Vladimir Agapov: Z iniciativy OSN byla vyvinuta řada takových opatření, na kterých se dohodly různé země. Je zde několik zcela jasných nápadů. Pokud se například osvědčil satelit nebo stupeň rakety, tak se musí buď z této dráhy odvézt na nižší, odkud vlivem brzdění spadnou a shoří v atmosféře. Nebo se dokonce utopit v oceánu. To platí pro velké předměty, ale mnohem více malých věcí, které se oddělují při spouštění zařízení a během provozu - všechny druhy matic, šroubů atd. Samozřejmým řešením je vytvořit struktury tak, aby se nic neoddělovalo.
Hlavním dodavatelem odpadků jsou ale výbuchy na oběžné dráze. Důvody jsou velmi odlišné. Nejčastěji exploduje zbytkové palivo. Faktem je, že po vynesení družice na oběžnou dráhu zůstávají komponenty paliva včetně samozápalných v raketovém stadiu. Dokud jsou tanky nepoškozené, nic hrozného se neděje, ale pokud, řekněme, mikrometeorit prorazí zeď, dojde k explozi a jeviště se roztříští na tisíce malých kousků. Proto se po ukončení letového programu doporučuje otevřít speciální ventily, aby se vypustilo zbývající palivo ve formě plynů.
Jaké projekty se dnes navrhují za účelem vyčištění nahromaděných odpadků? Jak účinná je metoda, kterou budou Japonci testovat?
Vladimir Agapov: Japonský projekt předpokládá, že se speciální satelit dostane na oběžnou dráhu a rozmístí elektrodynamickou vlečnou síť. Jedná se o kovové pletivo dlouhé 300 metrů, široké 30 centimetrů a tloušťka závitů je asi 1 milimetr. Vlečná síť se bude pohybovat po oběžné dráze, generovat magnetické pole a zachycovat část malých úlomků. Za pár měsíců „síť“ s úlovkem pod vlivem magnetického pole Země změní svou dráhu a dostane se do hustých vrstev atmosféry, kde shoří.
Projekt je zcela zřejmý, ale otázkou je, kolik odpadků taková vlečná síť posbírá? Ostatně v kosmických lodích se tolik materiálů, které se magnetizují, nepoužívá, používají se především nemagnetické hliníkové slitiny, různé dielektrické fólie a v poslední době se používají hlavně kompozitní materiály. Dnes se uvažuje o mnoha dalších projektech. Například se navrhuje použití laserů. Tato možnost ale okamžitě vyvolává spoustu otázek. Jak namířit paprsek na malý předmět, který nikdo nevidí? Nevyjasňujte. Prý budeme bojovat s viditelným. Řekněme, že nasměrováním laserového paprsku na objekt zatlačíme. Ale kde? Kdo může předpovědět, kam poletí, když nezná tvar předmětu, jeho hmotnost, materiál? V důsledku takového nárazu se předmět může stát ještě nebezpečnějším, srazit se s jakýmsi pracovním aparátem.
Podle mého názoru je jedním z nejzajímavějších nápadů použití různých brzdových systémů. Řekněme, že po uplynutí doby provozu satelit vyhodí „plachtu“, „padák“ nebo jen velký balón, který se nafoukne plynem. V důsledku toho se plocha celé struktury prudce zvětšuje, což ji výrazně zpomaluje. Zařízení rychle sníží výšku letu, vstoupí do hustých vrstev atmosféry a vyhoří.
Ve sci-fi filmech již delší dobu na orbitách operují různé manipulátory, které odstraňují a instalují satelity a další zařízení. Jsou takové projekty v portfoliu vědců?
Vladimir Agapov: Samozřejmě. Ale technicky jsou možná nejobtížnější. Velký popelářský objekt má totiž hmotnost až několik tun a složitě se otáčí, není ovladatelný. Má velkou dynamiku. Jak jej zachytit a nezničit ani manipulátor, ani samotnou kosmickou loď, na které je manipulátor nainstalován? Zde musíme řešit složité technické problémy.
Kolem Země se točí 3,5 milionu různých vesmírných odpadků
Ale kromě čistě vědeckých a technických problémů existují i jiné problémy. Koneckonců, tímto způsobem můžete uklidit nejen odpadky, ale i cizí kosmické lodě, dokonce i pracovní. To znamená, že se ve skutečnosti jedná o systémy dvojího použití – civilní a vojenské. Proto je zde důležitý právní aspekt v boji proti vesmírnému odpadu. Na jedné straně po oběžné dráze létá vesmírný odpad, ale na druhé straně někomu patří i „mrtvé“, zastaralé předměty. A pokus jedné ze zemí, byť při nejlepší vůli, odstranit cizí objekt, může vést k velmi vážným konfliktům. To znamená, že takové operace musí být prováděny koordinovaně se všemi účastníky, aby nevznikala další rizika. Světové společenství dnes na těchto otázkách pracuje, protože každý chápe, že jakýkoli náhlý pohyb může mít pro každého nepříjemné následky. Mimochodem, i kdybychom náhle přestali létat do vesmíru úplně, množství odpadků bude stále přibývat. Odhady ukazují, že pouze díky vzájemným srážkám již létajících úlomků za 20-30 let přírůstek trosek převýší úbytek v důsledku přirozených procesů zpomalování v horních vrstvách atmosféry a deorbity.
Osvědčení
Dnes je celková hmotnost vesmírného odpadu na oběžné dráze asi 6700 tun. Jeho hustota ve výškách 800-1000 kilometrů dosáhla kritické úrovně. Kvůli srážce s ním je pravděpodobnost ztráty kosmické lodi v období 10-15 let již vyšší než pravděpodobnost ztráty vozidla v důsledku selhání palubních systémů. Pravděpodobnost srážky dvou velkých objektů na nízkých drahách se odhaduje jako jedna událost za 15 let. Ještě před 10 lety byl tento údaj 4krát nižší.