Kesslerův syndrom: Pomalu se uvězňujeme pod deštníkem vesmírného smetí

V září 2019 byly dva satelity přibližně 200 mil nad povrchem planety přibližování k sobě závratnou rychlostí 32 000 mil za hodinu. Jedna byla družice Evropské kosmické agentury (ESA) Aeolus pro pozorování Země a druhá byla jedna z nich Satelity Starlink společnosti SpaceXa když oba spěchají směrem ke stejné oblasti vesmíru, vědci odhadli pravděpodobnost 1 ku 1 000, že se srazí.

Americké letectvo vidělo, že dva satelity míří k sobě, a varovalo obě organizace, ale kvůli tomu, co SpaceX popsalo jako „chybu“ ve svých komunikačních systémech, odmítlo podniknout jakékoli kroky. Pokud by se družice zřítily, oba by byly zcela zničeny – a dopad by vymrštil miliony malých i velkých úlomků odlétajících do vesmíru. Představte si úvodní scénu z

filmu Gravitace, a teď to zesílit o řád.

Naštěstí pro nás všechny ESA dokázala manévrovat se svým satelitem, aby se srážce vyhnula, a oba satelity nyní bezpečně pokračují na svých drahách. Tento blízký hovor však ukazuje, co se může stát, když se prostor příliš zaplní. Když tisíce nebo dokonce miliony objektů létají kolem naší planety obrovskou rychlostí, možnost kolizí je vysoká.

Zkoumali jsme, jaké jsou důsledky všeho toho vesmírného odpadu plovoucího ve vesmíru, a dostali jsme od Donalda vnitřní kopii Kessler, dříve vedoucí vědecký pracovník NASA pro výzkum orbitálních trosek a jeden z předních světových odborníků na vesmír trosky.

Past na odpadky

Když se porouchá satelit, obvykle nikdo neletí do vesmíru, aby to opravil. Když raketa odhodí jeden ze svých stupňů, je stupeň ponechán plavat všude tam, kde je vymrštěn. A když se dva objekty na oběžné dráze navzájem střetnou, mohou vytvořit doslova miliony malých částic, které vyletí do vesmíru a nakonec obíhají kolem Země.

Veškerý tento vyřazený materiál je souhrnně znám jako vesmírný odpad. Je to haraburdí, které jsme zanechali v prostoru kolem naší planety a každým rokem přibývá.

Koncem 70. let, kdy výzkum vesmírného odpadu teprve začínal, Kessler navrhl děsivou možnost: že jednoho dne by toho mohlo být tolik smetí na nízké oběžné dráze, že srážky budou kaskádové, dokud nebude obtížné nebo nemožné vypustit satelity, aniž by je někdo zasáhl trosky. V podstatě bychom se stali vězni na naší vlastní planetě a neměli bychom za to vinit nikoho jiného než sebe.

Ke kolizím došlo již dříve a pravděpodobně se budou opakovat

Jestli zazněly obavy o trosky nebo o potenciální srážku satelitů SpaceX a ESA přehnané pro vás, stojí za zmínku, že satelity se v minulosti srazily s hrozným následky.

V roce 2009, se srazily dva satelity ohromující rychlostí 11 700 metrů za sekundu (26 000 mil za hodinu), čímž nejen zničila oba objekty, ale také rozmazala obrovské pole trosek po jejich dvou oběžných drahách i mimo ně. Jeden ze satelitů byl součástí konstelace komunikačních satelitů Iridium a jeden byl deaktivovaný satelit Kosmos ruských vesmírných sil. Družice Kosmos byla odhozena a ponechána na oběžné dráze v době, kdy jen málo lidí bral hrozbu trosek vážně.

Tento incident probudil lidi k vážnosti hrozby, kterou představují trosky. Nejenže by to mohlo zničit drahé satelity, ale kolize problém ještě zhoršila: NASA odhadla, že událost vytvořil 1000 kusů trosek větší než 10 centimetrů, což by mohlo i nadále ohrožovat další satelity po tisíce let.

Trosky ohrožují jak Mezinárodní vesmírnou stanici, tak Hubbleův vesmírný dalekohled

Pokud jde o přeplnění vesmíru, je třeba zvážit dva hlavní problémy. Prvním je, jak může vesmírný odpad ovlivnit plavidla, která se již nacházejí na oběžné dráze kolem Země, jako je Mezinárodní vesmírná stanice (ISS). ISS se nachází na velmi nízké oběžné dráze, ve střední výšce 330 kilometrů (205 mil), což ji staví doprostřed velkého množství vesmírného odpadu. ISS je obzvláště zranitelná vůči nárazům úlomků, protože je tak velká, takže musela být navržena tak, aby odolala nárazům úlomků o velikosti až 1 cm.

Aby ISS zvládla hrozbu dalších úlomků, sleduje potenciální dopady a uhýbá z cesty. "Vesmírná stanice byla první, která začala dělat manévry, aby se vyhnula všemu, co se k ní přiblížilo," Kessler vysvětlil: „Ale problém s těmito manévry je v tom, že nemůžete předvídat, že dojde k kolize. Přesnost sledování je pouze natolik přesná, aby říkala, že něco projede nepříjemně blízko vás a že existuje pravděpodobnost kolize. Takže za těchto okolností budou dělat manévry."

V případě ISS je důležité dbát zvýšené opatrnosti, protože je tak velká a protože jsou v sázce lidské životy. Jsou zde také všechny ostatní objekty na nízké oběžné dráze, které je třeba vzít v úvahu, jako je Hubbleův dalekohled, který obíhá ve vzdálenosti asi 545 kilometrů (340 mil) a další mise s posádkou i bez posádky. A to ani nemluvím o všech satelitech, které sedí na vyšší geosynchronní oběžné dráze, kde je také problém s troskami.

Mohly by být trosky tak špatné, že by úplně bránily startům satelitů?

Druhým problémem, který je třeba zvážit, je, jak trosky ovlivní budoucí starty. Pokud jde o cestování na vzdálené planety, když opustíte Zemi, cestujete polem trosek tak krátkou dobu, že je méně pravděpodobné, že způsobí problém. Problém nastává, když se podíváte na objekty, které trvale zůstávají v polích trosek, jako jsou satelity a vesmírné mise s posádkou nebo bez posádky.

"Můžete přejít ulici mnohem bezpečněji než žít uprostřed," vysvětluje Kessler.

V současné době se o této otázce uvažuje převážně z hlediska ekonomického. V podstatě, jak se trosky zhoršují, bude vypouštění satelitů stále dražší a dražší. Ale co se bude dít dál, je stále neznámé kvůli nedostatku výzkumu na toto téma.

„Nikdo nikdy nepřišel s odpovědí na to, jak špatné je prostředí příliš špatné [na to, aby bylo možné vypustit satelity]?‘,“ řekl Kessler. Je životně důležité, abychom na tuto otázku odpověděli dříve, než si budeme jisti, v jakém bodě nám vesmírný odpad zabrání vynést objekty na oběžnou dráhu úplně.

K vyřešení problému potřebujeme nyní agresivní akci

Pokud chceme tento problém vyřešit, nemůžeme jen držet palce a doufat v to nejlepší. Kessler říká, že ke skutečnému řešení problému trosek „musí být agresivnější akce“.

Nejpalčivějším problémem je legislativa. Existují dohodnuté pokyny pro zmírnění úlomků, jako je například pokyn, že cokoli vyletí na oběžnou dráhu méně než 2000 kilometrů (1240 mil) potřebuje znovu vstoupit do atmosféry, aby shořela do 25 let od své mise dokončení. To klade odpovědnost za odstranění předmětů na společnost nebo agenturu, která je uvádí na trh.

Ale v současné době se jedná o směrnice a ne zákony. Kessler navrhuje, abychom z pokynů pro odstraňování trosek udělali pravidla a uvalili sankce na organizace, které je nedodržují. To by povzbudilo lidi, aby je následovali ve prospěch všech.

Avšak ani přimět každého, aby se řídil současnými pokyny, nemusí stačit. "Bylo několik studií, které došly ke stejnému závěru: I kdyby všichni dodržovali pravidla, nestačilo by zastavit růst trosek," řekl Kessler. Je to proto, že kolize stále probíhají a vytvářejí stále více malých úlomků.

To je důvod, proč potřebujeme druhý krok: odstranění největších 500 kusů trosek z oběžné dráhy. Jedná se o velké kusy, které lze relativně snadno sledovat a o kterých víme, že představují největší nebezpečí. A tady přichází na řadu nová technologie.

Nové technologie by nám mohly pomoci uklidit naše jednání

Kessler ukázal na článek výzkumníků NASA J.C. Liou a N.L. Johnson z roku 2006, která se zabývala tím, co by bylo potřeba k vyčištění vesmírného odpadu. "Pokud bychom začali příští rok a odstraňovali pět objektů ročně po dobu dalších 100 let," řekl Kessler, "bylo by to stabilizovalo orbitální prostředí."

Získávání velkých objektů z oběžné dráhy je však extrémně náročné. „Tyto předměty nebyly navrženy tak, aby se jich dalo uchopit,“ vysvětlil Kessler, „a mnoho z nich se točí. Než budete moci předmět uchopit, musíte zastavit otáčení. A některé z nich jsou velké jako školní autobusy.“

Jedním z návrhů, jak se s tímto problémem vypořádat, je vytvořit zařízení pro satelitní obsluhu, kde budou satelity mohly být udržovány a fixovány, aby se prodloužila jejich životnost, čímž se vytvoří delší časové období, než se stanou haraburdí. Stejné zařízení by dokonce mohlo být použito k sestupu objektů z oběžné dráhy, jakmile už nebudou potřeba.

Další nápady, jak vyčistit trosky, jsou také v práci, jako např Odstraňte projekt satelitu DEBRIS což je testovací metoda pro zachycování trosek včetně sítí, harpun a navigace založené na vidění. Také Evropská kosmická agentura zkoumání odvozu trosek spolu se společností Astroscale experimentováním s přidáním dokovacího mechanismu k satelitům před vypuštěním, aby bylo snazší zachytit ten, který jsou v důchodu.

Mezinárodní problém vyžadující mezinárodní spolupráci

Stejně jako problém změny klimatu je problém vesmírného odpadu mezinárodním problémem, jehož řešení bude vyžadovat mezinárodní spolupráci. Pokud chceme i nadále využívat prostor pro vědecký výzkum i pro technologie, jako jsou komunikace a GPS, budeme muset najít způsob, jak napravit některé škody, které jsme již napáchali – a také najít nová řešení pro budoucnost.

I když není pravděpodobné, že uvízneme na Zemi a úplně ztratíme schopnost cestovat na jiné planety v brzké době by stávající pole trosek kolem planety mohlo přímo ovlivnit naši schopnost studovat prostor. „Nejvíc to bude bolet, když neztratíme přístup k jiným planetám, ale přijdeme o Hubbleův teleskop,“ řekl Kessler. "Nakonec by se z toho mohl stát jen kus trosky." Je to naše vědecká zvědavost, která je ohrožena."

Doporučení redakce

• Předmět velikosti auta vyplavený na pláž může být vesmírným smetím
• Vesmírná stanice byla v pondělí večer nucena vyhýbat se troskám na oběžné dráze
• Dokument společnosti SpaceX o historické misi zasáhl Netflix
• NASA zvažuje riziko, když odpad ze staré rakety míří k vesmírné stanici
• Jedeme na rudou planetu! Všechny minulé, současné a budoucí mise na Mars