Karel Pacner

novinář, který píše i knihy, nyní na odpočinku

hlavní články

20.02.2009 Tlačenice na oběžných drahách. Jak uhlídat 3000 umělých těles a miliony úlomků?

Srážka dvou družic na oběžné dráze minulý týden – první svého druhu – vyvolala diskuse o metodách sledování těles ve vesmíru. Mohlo by se totiž zdát, že tam začíná být tlačenice.
Od října 1957 do minulého pátku 13. února se totiž podařilo vypustit 33 744 umělých družic, kosmických plavidel a meziplanetárních sond. To je ohromné číslo. Ovšem podle slov Antonína Vítka, který vede internetový katalog umělých těles Space 40, dnes jich létá jenom 3339 družic a sond, valná většina už nefunguje, je mrtvá, dále 1823 posledních stupňů raket a 8011 úlomků a jiných nefunkčních objektů. K tomu musíme připočítat desítky a možná stovky milionů úlomků tohoto smetí, které vzniklo výbuchy a srážky družic a raket, potom se dále srážely a drolily. Odhaduje se, že při sestřelu vysloužilé čínské meteorologické družice vzniklo 100–250 tisíc úlomků větších než jeden centimetr a množství šupinek laku, odprýsknutého z nátěru družic a raketových stupňů, které mohou například poškozovat optiku družic, mohou být desítky milionů kousíčků.

Radary a optické teleskopy však dokážou sledovat jenom asi 18 tisíc těchto trosek, zpravidla velkých aspoň 5 centimetrů a do výšky 500 kilometrů. Na geostacionární dráze ve výšce 36 tisíc kilometrů vidí zatím experimentálně i čtvrtmetrové úlomky. Menší drobky zatím nelze žádnými prostředky kontrolovat.
Podle Severoamerického velitelství letecko-kosmické obrany NORAD (North American Aerospace Defence Command) v Coloradu krouží 84 % všech družic ve výškách přes 800 kilometrů, tedy nad drahami, která používají pilotovaná plavidla. Mezinárodní kosmická stanice ISS, americké raketoplány a ruské sojuzy totiž létají ve výšce okolo 350 kilometrů.
Od konce padesátých let si vybudovaly Spojené státy a Sovětský svaz, nyní Rusko, husté sítě sledovacích stanic, které všechno dění na oběžné dráze monitorují. Ovšem kromě toho mají neméně důležitý úkol – zjišťovat, jestli na ně někdo nevystřelil raketu s náloží, ať už s jadernou, biologickou či chemickou náplní.

Po radarech optické pozorování


Základem sledování byly radary, které v USA spadají pod NORAD.
Od února 1964 používají Američané i první stanici pro optické sledování umělých kosmických těles v Cloudcroftu v horách Nového Mexika. Potom za pomoci odborníků z Michiganské univerzity postavili další na Mount Haleakala na Maui na Havajských ostrovech, tentokrát už vybavenou elektronickou optikou.
Dnes existuje přes 20 stanic Kosmické sledovací sítě (Space Surveillance Network – SSN) vybavených radiolokátory, které rovněž sledují všechno dění v blízkém vesmíru. Špičkou této soustavy je Pozemní elektrooptický dohled do dalekého vesmíru (Ground-Based Electro-Optical Deep Space Surveillance – GEODSS), který má čtyři střediska: Socorro v oblasti White Sands v Novém Mexiku, Mount Haleakala na Havaji, Taegu v jižní Koreji a ostrov Diego Garcia v Indickém oceánu. Každá stanice používá dva teleskopy o průměru 102 centimetrů a jeden o 38 centimetrů. Už několik let se jedná o vytvoření další základny v portugalském Almodovaru. SSN je i nadále propletená s radarovými stanicemi včasného varovného systému před nepřátelskými raketami.
Tato síť dokáže rádiově a opticky sledovat všechny družice, vyhořelé stupně raket a jejich větší trosky, které krouží okolo Země.
Počítače ve štábu NORAD sestavují katalog všech objektů, které krouží okolo Země, a okamžitě je porovnávají s nově objevenými objekty. Přitom jim pomáhají rovněž družice včasné výstrahy. Kdyby některý stát vypustil bojovou balistickou raketu proti jinému, do 10 minut by tento systém identifikoval útočníka i oběť. Američané se rovněž snaží, aby pomocí SSN prozkoumali všechny létající cizí družice a určovat jejich poslání, hlavně pak zjistit, jestli nejsou vybavené zbraněmi, speciálně jadernými či laserovými.

Ruský systém Oko


„Dalekozraké teleskopy musí najít špiony ve výšce 36 000–40 000 kilometrů,“ napsal reportér deníku Moskovskij komsomolec v roce 2003 o návštěvě na opticko-elektronické observatoři na Pamíru v Tádžikistánu, která patří do Systému kontroly kosmického prostoru (Sistěma kontrolja kosmičeskogo prostranstva) Okno Kosmických vojsk Ruské federace.
„Takové dalekozraké teleskopy snadno uvidí kouli o průměru 1 m ve výšce 40 000 kilometrů,“ vysvětloval ruským novinářům velitel základny podplukovník Alexej Kutuzov. „Podle těchto měřítek je to totéž, jako byste viděli předmět velký 2,5 centimetrů ze vzdálenosti 1000 kilometrů. Přitom ani 40 000 kilometrů není konečnou hranicí.“
Tyhle stanice vybudovaly už v šedesátých letech jak USA, tak SSSR. Stavěly je vysoko v horách, kde je průzračná obloha a vhodné podmínky pro pozorování vesmíru. Sloužily k hlídání nebe před útokem nepřátelských raket dalekého doletu a po roce 1957 i ke sledování umělých kosmických těles. Původně jejich personál používal klasické astronomické teleskopy, dnes má k dispozici mnohem dokonalejší detektory CCD.
Sověti používali základny v Saryšaganu a v Dušanbe. Třetí začali stavět roku 1979 v Nureku v nadmořské výšce 2300 metrů v horách Tádžikistánu. Když se rozpadl Sovětský svaz, trvalo delší dobu, než se tam situace uklidnila a než se mohla ruská vláda dohodnout s Tádžikistánem na pokračování stavby a způsobu pronájmu území. Až v prosinci 1999 uvedli tuto stanici do provozu a spojili ji s velitelstvím u Moskvy.
Do soustavy Okno patří radiotechnický uzel Krona na stanici Zelenčukskaja na Severním Kavkazu. Podle oficiálního sdělení velitelství Raketových jaderných vojsk sledují objekty na oběžné dráze i astronomické observatoře Akademie věd a další specializovaná pracoviště, která nebyla upřesněna.

Evropská ryze civilní


Vlastní sledovací síť (European Space Tracking – ESTRACK) si už koncem minulého století vybudovala Evropská kosmická agentura (European Space Agency – ESA), jejímž členem je i Česká republika.
Dne se skládá z devíti stanic v Belgii, Španělsku, Švédsku, na portugalských Azorách, ve Francouzské Guyaně a v Austrálii. Kromě toho s ní spolupracují základny v Norsku, Chile a Keni. Na rozdíl od obdobných systémů amerických a ruských se ESTRACK nezabývá případným sledováním bojových raket.
V posledních letech začala budovat kosmickou sledovací síť rovněž Čína. Zástupce Čínské akademie věd Čao Šang Jing oznámil, že srážku americké a ruské družice, která se odehrála minulý týden nad Sibiří, pozorovala observatoř v Nachových horách. Současně Moskvu obvinil: „Rusko představuje pro čínské družice na geosynchronní oběžné dráze hrozbu.“

Družice fotografuje družici


Americké špionážní družice fotografovaly nejen objekty na Zemi, ale nejpozději od začátku sedmdesátých let i tělesa ve vesmíru – tedy cizí družice a kosmické lodi. Vyšlo to najevo na sympoziu historiků amerického vojenského letectva v září 1995.
Když totiž NASA vypustil 14. května 1973 orbitální stanici Skylab bez posádky, palubní přístroje hlásily prudký vzestup teploty a nedostatek energie. Co se stalo? Nikdo nevěděl.
Kosmická agentura požádala o pomoc Pentagon. Všichni věděli, že vojenské letectvo má několik optických sledovacích stanic, které fotografují letící umělá kosmická tělesa a dostávají záběry s velkými detaily. Nicméně velitel Úřadu speciálních projektů Národního úřadu pro průzkum NRO (National Reconnaissance Office) v Los Angeles generálmajor David D. Bradburn si uvědomil, že jedna z jejich družic může Skylab vyfotografovat, a upozornil na to washingtonskou centrálu. Šéfové kosmické špionáže byli na rozpacích – kdyby se snímky stanice dostaly na veřejnost, Sověti by si odvodili, jakou máme u našich družic rozlišovací schopnost. Nakonec dali souhlas. Vždyť oživení Skylabu patří mezi národní priority! NASA tyto snímky zachová v nejpřísnější tajnosti.
Shodou okolností se 16. května chystali vypustit družici KH 8-38 Gambit na obvyklou dráhu ve výšce 140–400 kilometrů se sklonem 110,5 °. V perigeu má rozlišovací schopnosti okolo 10 centimetrů. Ponese s sebou dvě pouzdra pro filmy.
Řídící středisko NRO proto od začátku počítalo s inspekcí Skylabu. Hned třetí den letu, 18. května, proletěla družice čtyřikrát v jeho blízkosti a následující den ještě třikrát. Vzdálenosti mezi nimi kolísaly od 197 do 261 kilometrů. Jeho kamera tedy mohla rozeznávat podrobnosti od 14 do 19 centimetrů.
Vzápětí po posledním průletu první schránka šťastně přistála. Stanice vypadala na dovezených snímcích hrozně. Během navádění na dráhu se utrhl kryt, který měl sloužit jako ochrana před slunečním zářením a mikrometeoroidy, rovněž jeden panel chyběl, zatímco druhý se při rozvinování do operační polohy zasekl. Tyto záběry Skylabu nebyly dodnes zveřejněny.
Dwayne A. Day, který se o tom rozepsal v roce 1997 v britském měsíčníku Spaceflight, současně připomněl: „Je nepochybné, že to nebylo poprvé, co americká výzvědná družice fotografovala jiný stroj. Zřejmě to nebylo ani naposled. Je takřka jisté, že většina cílů nebyla amerického původu.“
Začátkem roku 1998 prozradil Alexandr Bagrov z Astronomického ústavu v Moskvě, že i ruští vědci vyvinuli přístroj pro kontrolu amerických špionážních družic.

Udivující dohled na geo


NASA, NORAD ESA a ruské Federální kosmická agentura FKA postavily v minulých letech speciální teleskopy, které pokusně sledují objekty na geostacionární dráze ve výšce 36 000 kilometrů o velikosti 10–30 centimetrů. Katalog trosek se tedy značně rozšíří. Podle něho se tedy budou stanovovat dráhy těles, které se chystají ke startu, protože vyhýbat se jim při letu vesmírem je prakticky nemožné.
Přes polovina kosmických těles se vypouští do výšek 700–1200 kilometrů nad Zemí. To znamená, že v této oblasti a pod ní pluje nejvíc trosek. A čím větší stroj v tomto prostoru létá a také čím je jich víc, tím se pravděpodobnost, že je nějaká úlomek zasáhne, zvyšuje.

Na odkládací dráhu


Jak vznikají úlomky na oběžné dráze? Většina výbuchem družic, hlavně jejich palubních baterií, přetlakových systémů či palivových nádrží. Zpravidla to bývá v době, kdy jsou tato tělesa už mrtvá. Odborníci odhadují, že až 40 % tohoto kosmického smetí pochází právě z těchto explozí. A tyhle trosky se vzájemným srážením donekonečna rozmnožují.
Nezbývá nic jiného, než těmto haváriím předcházet. Největší tlačenice družic je na geostacionární dráze, tedy ve výšce 35 800 kilometrů nad rovníkem. „Tento prostor už byl prohlášen za omezený přírodní zdroj,“ říká Antonín Vítek. „Firmy a státy, které tam posílají družice, se už dohodly, že před tím, než tato tělesa vyčerpají pohonné látky, je pošlou výš na takzvanou odkládací dráhu. Tam mohou vysloužilé družice zůstat, aniž by někomu překážely, desítky let – než se najdou prostředky na jejich stažení.“
Bohužel toto pravidlo neplatí pro dráhy nízké. „Zatím platí nepsaná dohoda mezi provozovateli kosmické dopravy, že poslední stupně raket navádějící družice na středně vysoké dráhy by měly mít co možná nejmenší perigeum, takže by se dostaly poměrně rychle do vysokých vrstev atmosféry, kde shoří,“ pokračuje Vítek. „A jestliže mezitím bouchnou, zaniknou jejich úlomky rychleji. Také se majitelům doporučuje, aby jejich družice z nízkých a středních drah ukončovaly v atmosféře svou existenci do 25 let od vypuštění.“
Patrně bude nutné probojovat mezinárodní dohodu, aby tato nezávazná pravidla se změnila v závazná. Je možné, že to povede ke zvýšení cen těchto družic a posledních stupňů jejich nosných raket, ale nic jiného nezbývá.

Laserový zametač?


Ovšem co s kosmickým smetím, které už prostor okolo Země zaneřádilo? Předně bude třeba mnohem bedlivěji sledovat všechny družice, aby se nesrazily a aby se do nich nestrefila nějaká troska. Sledovací soustavy dnes sledují poměrně přesně plavidla s lidmi a vojenské družice. Družice komerční už s menší přesností, zpravidla s přesností na dva kilometry. Iridium 33 a Kosmos 2251 se měly podle výpočtů minout o 800 metrů, což se nestalo.
A co se samotnými troskami? Zatím neexistuje technicky použitelná a přitom ekonomicky schůdná metoda jejich likvidace. Uvažuje se o tom, že by se mohly ničit laserovými kanony na oběžné dráze. Ale takový zametač je zatím ve stádiu úvah. Nikdo nedokáže odhadnout, kolik by čisticí program stál – určitě desítky a možná i stovky miliard dolarů. Kromě toho by se musely změnit mezinárodní smlouvy, které nepřipouštějí vynášení zbraní do vesmíru. Musíme se smířit s tím, že kosmické smetí zůstane ve stokilometrových výškách nad námi ještě několik desetiletí.

Napsáno s použitím knihy Kosmičtí špioni.
Vyšlo v iDnes 20. 2. 2009
nahoru | zpět

ed2006-2012 © kuks