Je vesmírný odpad tak nebezpečný? Kde začít s čištěním oběžných drah? Jaké právní problémy k tomu je třeba vyřešit? Jaké projekty jsou nabízeny? Korespondent „RG“o tom mluví s Vladimírem Agapovem, vedoucím výzkumným pracovníkem Ústavu aplikované matematiky pojmenovaného po V. I. M. V. Keldysh, která je hlavní organizací Ruské akademie věd pro problém vesmírného odpadu.
Vedoucí vesmírné velmoci, od slov o nebezpečí znečištění vesmíru, se nakonec rozhodly pustit se do toho. Průkopníky budou Japonci, kteří takový čisticí systém vyzkouší v únoru. Ale je to opravdu tak relevantní? Přeci jen roky plynou, hodně se mluví o nebezpečí odpadků, ale celkově se kvůli tomu nestalo žádné vážné nehody. Možná to necháte létat a nepotřebujete utratit spoustu peněz?
Vladimir Agapov: Nejprve zjistíme, o čem vlastně mluvíme. Co je to vesmírný odpad? Podle odborníků se kolem Země otáčí více než 650 tisíc různých předmětů o velikosti více než jeden centimetr. Z toho jsou v současné době sledovány pouze velké, více než 10 centimetrů, kterých je asi 22 tisíc. Ostatní statisíce jsou inkognito, „pan X“. Existují ale ještě menší, zhruba milimetrové, jejich počet se odhaduje na zhruba 3,5 milionu objektů.
Nejnepříjemnější je, že tato armáda neustále roste. Nejen proto, že do vesmíru je posíláno stále více vozidel, která se nakonec také stávají odpadky. Potíž je v tom, že samotná „špína“není pasivní. Koneckonců, úlomky létající velkou rychlostí na sebe narážejí, jsou zničeny, což po mnoho let dává vznik stovkám a tisícům nových předmětů. Není náhodou, že ISS a další kosmické lodě jsou s rostoucí frekvencí staženy z průběhu pravděpodobné kolize s vesmírným bahnem.
Když ale hovoří o vyhýbání se kolizím, pak mluvíme pouze o dostatečně velkých fragmentech, které jsou neustále sledovány speciálními lokátory a teleskopy. Na oběžné dráze je ale mnohem více malých placerů, které nikdo nemůže sledovat, ale které jsou také extrémně nebezpečné. Je známo, že po přistání byly v předních oknech řady kosmických lodí odhaleny mikrotrhliny tak kritických rozměrů, že by téměř mohlo dojít k úplnému odtlakování kosmické lodi. Vesmírné mocnosti si všechny tyto problémy uvědomily a nyní dramaticky zintenzivnily svou práci v boji proti vesmírnému odpadu. Zde se nesmí plýtvat časem, nesmí se situace přivést na okraj, když je problém přezrálý a bude příliš pozdě.
Japonci jsou však již připraveni být první, kdo začne s úklidem …
Vladimír Agapov: To není tak úplně pravda. Jde jen o testování jedné z mnoha možností. Není pochyb o tom, že je důležité, ale spíše stále, upozornit na problém. Ve skutečnosti, než se pustíte do konkrétních projektů vážně, je nutné provést soupis veškerého vesmírného odpadu. Kam a co letí, jak nebezpečné jsou tyto objekty. V tuto chvíli nemáme úplný obrázek. Na nízkých oběžných drahách, až tři tisíce kilometrů nad zemským povrchem, „visí“asi 80 procent úlomků, na vysokých a primárně geostacionárních, což je asi 36 tisíc kilometrů nad Zemí, a na středních eliptických drahách - zbývajících 20 procento.
Zdálo by se, že naléhavě potřebujeme vyjmout nízké oběžné dráhy, kde se shromáždil lví podíl na troskách. Ale na druhou stranu, geostacionární oběžná dráha pro nás není o nic méně důležitá - ostatně aktuálně na ní operuje asi 430 vozidel, každé stojí desítky nebo dokonce stovky milionů dolarů. Díky nim máme internet, satelitní televizi a spoustu dalšího vybavení. A na rozdíl od nízkých oběžných drah existuje pouze jeden geostacionář a nemůžeme přijít o tak jedinečný přírodní zdroj.
To znamená, že než se chopíte vesmírného mopu, musíte se rozhodnout pro priority?
Vladimir Agapov: Samozřejmě. A není vůbec nutné začínat hrubou špínou. Může se ukázat, že létá tam, kde nejsou aktivní zařízení. V blízké budoucnosti je lepší se takových fragmentů nedotýkat, zvláště pokud se navzájem nesrazí. Nestačí však vyčlenit nebezpečné seskupení, je již nutné v něm pochopit, co je nejnebezpečnější. To znamená, že vytvořte strom priorit. A teprve poté začněte utrácet peníze za čištění oběžných drah. V opačném případě bude účinek celého tohoto čištění mizivý.
Nebo by se souběžně země měly dohodnout, aby vůbec nevyhazovaly odpadky? Zastavit znečištění?
Vladimir Agapov: Z iniciativy OSN byla vyvinuta řada takových opatření, na nichž se dohodly různé země. Existuje několik docela zřejmých nápadů. Pokud se například osvědčil satelit nebo raketový stupeň, pak je buď je třeba z této oběžné dráhy vynést na nižší, odkud kvůli zpomalení sestoupí a shoří v atmosféře. Nebo se dokonce utopit v oceánu. To platí pro velké předměty, ale existuje mnohem více maličkostí, které jsou od sebe odděleny při spuštění zařízení a během provozu - všechny druhy matic, šroubů atd. Zjevným řešením je vytvářet návrhy 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 palivové součásti, včetně samovznícivých, v raketovém stupni. Dokud jsou nádrže neporušené, nic hrozného se neděje, ale pokud řekněme mikrometeorit prorazí zeď, dojde k výbuchu a schod se rozbije na tisíce malých kousků. Proto se po dokončení letového programu doporučuje otevřít speciální ventily, aby se zbývající palivo vypustilo ve formě plynů.
Jaké projekty se dnes navrhují za účelem odstranění nahromaděných odpadků? Jak efektivní je metoda, kterou budou Japonci testovat?
Vladimir Agapov: Japonský projekt předpokládá, že speciální satelit vypustí na oběžnou dráhu a rozmístí elektrodynamickou vlečnou síť. Jedná se o kovovou síť 300 metrů dlouhou, 30 centimetrů širokou a tloušťka nití je asi 1 milimetr. Vlečná síť se bude pohybovat po oběžné dráze, generovat magnetické pole a zachytit část drobných úlomků. „Seiny“s úlovkem pod vlivem magnetického pole Země za pár měsíců změní svoji oběžnou dráhu a dostanou se do hustých vrstev atmosféry, kde shoří.
Projekt je zcela zřejmý, ale otázkou je, shromáždí taková vlečná síť spoustu odpadků? Ve vesmírných plavidlech se skutečně nepoužívá tolik materiálů, které jsou magnetizovány, hlavně nemagnetických slitin hliníku, různých dielektrických fólií a v poslední době se používají kompozitní materiály. Dnes se zvažuje řada dalších projektů. Navrhuje se například použití laserů. Ale tato možnost okamžitě vyvolává spoustu otázek. Jak zaměřit paprsek na malý předmět, který nikdo nevidí? Není to jasné. Říkají, že budeme bojovat s viditelnými. Řekněme, že na něj nasměrujeme laserový paprsek a objekt zatlačíme. Ale kde? Kdo může předvídat, kam poletí, když nezná tvar předmětu, jeho hmotnost, materiál? V důsledku takového nárazu se předmět může stát ještě nebezpečnějším, srazit se s nějakým druhem pracovního aparátu.
Podle mého názoru je jednou z nejzajímavějších myšlenek použití různých brzdových systémů. Družice například po skončení své životnosti vyhodí „plachtu“, „padák“nebo jednoduše velký balón, který je nafouknut plynem. V důsledku toho se plocha celé struktury prudce zvětší, což ji značně brzdí. Zařízení rychle sníží letovou výšku, vstoupí do hustých vrstev atmosféry a shoří.
Ve sci -fi filmech už delší dobu na oběžných drahách operují různé manipulátory, které odebírají a instalují satelity a další vybavení. Existují takové projekty v portfoliu vědců?
Vladimir Agapov: Samozřejmě. Technicky jsou ale asi nejtěžší. Koneckonců, velký odpadkový předmět má hmotnost až několik tun a otáčí se složitým způsobem, není ovladatelný. Má obrovskou hybnost. Jak to zachytit a nezničit ani manipulátor, ani samotnou kosmickou loď, na které je manipulátor nainstalován? Zde je třeba vyřešit složité technické problémy.
Kolem Země obíhá 3,5 milionu různých vesmírných úlomků
Ale kromě čistě vědeckých a technických problémů existují ještě další problémy. Koneckonců, tímto způsobem můžete odstranit nejen odpadky, ale také kosmické lodě jiných lidí, dokonce i ty pracovní. To je v podstatě to, že se jedná o systémy dvojího použití - civilní a vojenské. V boji proti vesmírnému odpadu proto existuje důležitý právní aspekt. Na jedné straně vesmírné úlomky létají na oběžné dráze, ale na druhé straně i „mrtvé“objekty, jejichž platnost vypršela, někdo vlastní. A pokus jedné ze zemí, byť s nejlepším úmyslem, odstranit předmět někoho jiného, může vést k velmi vážným konfliktům. To znamená, že takové operace musí být prováděny koordinovaně se všemi účastníky, aby nevznikla další rizika. Světová komunita na těchto problémech dnes pracuje, protože každý chápe, že jakýkoli náhlý pohyb může mít pro každého nepříjemné důsledky. Mimochodem, i když najednou úplně přestaneme létat do vesmíru, množství trosek stále poroste. Odhady ukazují, že pouze díky vzájemným kolizím již odlétajících fragmentů za 20–30 let bude nárůst úlomků převyšovat jeho úbytek v důsledku přirozených procesů zpomalení v horních vrstvách atmosféry a odstraňování oběžné dráhy.
odkaz
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 po dobu 10–15 let již vyšší než pravděpodobnost ztráty kosmické lodi v důsledku selhání palubních systémů. Pravděpodobnost srážky dvou velkých objektů na nízkých oběžných drahách se odhaduje jako jedna událost za 15 let. Ještě před 10 lety je toto číslo 4krát nižší.
