Co je vesmírný odpad?
Vesmírným odpadem se rozumí všechny umělé objekty a jejich
V některých případech velké nebo obsahujícína palubě nebezpečné (jaderné, toxické atd.) materiály, předměty kosmického odpadu mohou představovat přímé nebezpečí pro Zemi - s jejich nekontrolovanou oběžnou dráhou, neúplným spalováním při průchodu hustými vrstvami zemské atmosféry a padáním trosek na sídla , průmyslová zařízení, dopravní komunikace.
Problém kontaminace blízkozemského prostoruvesmírný „vesmírný odpad“ jako čistě teoretický koncept vznikl v podstatě bezprostředně po vypuštění prvních umělých družic Země na konci 50. let.
Oficiální status na mezinárodní úrovni získala po zprávě generálního tajemníka OSN nazvané „Vliv vesmírných aktivit na životní prostředí“ z 10. prosince 1993.
Z čeho se skládá?
V současné době v oblasti nízké blízkosti Zeměoběžné dráze (LEO) do výšek kolem 2000 km se nachází podle různých odhadů asi 220 tisíc (300 tisíc podle Úřadu OSN pro vesmírné záležitosti, říjen 2009) umělých objektů o celkové hmotnosti až 5000 tun.
Na základě statistických odhadů se dospělo k závěru, že celkový počet takových objektů o průměru větším než 1 cm je poměrně nejistý a může dosáhnout 60–100 tisíc.
Pouze malá část z nich (asi 10 %) byladetekované, sledované a katalogizované pomocí pozemního radaru a optických prostředků. Například k roku 2013 obsahoval katalog US Strategic Command 16 600 objektů (většinou větších než 10 cm), z nichž většinu vytvořil SSSR, USA a Čína.
Ruský katalog, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),obsahovala v srpnu 2014 15,8 tisíce objektů vesmírných trosek a celkem se na oběžných drahách Země blížilo více než 17,1 tisíce objektů (včetně operačních satelitů), přičemž kolize s kterýmkoli z nich by vedla k úplnému zničení kosmické lodi.
Asi 6% sledovaných objektů je aktivních;asi 22% objektů přestalo fungovat; 17% je vynaloženo na horní stupně a posilovače nosných raket a asi 55% tvoří odpad, technologické prvky spojené se starty a úlomky z výbuchů a fragmentace.
Většina těchto objektů je na drahách s vysokým sklonem, jejichž roviny se protínají, takže průměrná relativní rychlost jejich vzájemného průchodu je asi 10 km/s.
Díky obrovské rezervě kinetické energiesrážka kteréhokoli z těchto objektů s aktivní kosmickou lodí by ji mohla poškodit nebo dokonce zneškodnit. Příkladem je první srážka umělých satelitů: Kosmos-2251 a Iridium 33, ke které došlo 10. února 2009; ve výsledku se oba satelity úplně zhroutily a vytvořily přes 600 trosek.
Nejkontaminovanějšími oblastmi jsou oblasti oběžných drah kolem Země, které se nejčastěji používají pro provoz kosmických lodí. Jedná se o LEO, geostacionární oběžnou dráhu (GSO) a sluneční synchronní oběžné dráhy (SSO).
Počítačový model distribuce vesmírných objektů v prostoru blízkém Zemi, podle popisu NASA 95% z nich jsou trosky
Proč jsou vesmírné trosky nebezpečné?
Velké objekty umístěné nízkona oběžných drahách blízko Země postupně zpomalujte a po nějaké době vstupujte do atmosféry. Některé z jejich fragmentů se dostanou na povrch planety. Malé objekty vesmírného odpadu padají do hustých vrstev atmosféry téměř denně, větší objekty - několikrát za měsíc. Podle Nicholase Johnsona (NASA) se úlomky satelitů nebo raket dostávají na povrch téměř každý rok.
- Pád objektu WT1190F
Dne 13. listopadu 2015 se jedna zúlomky rakety, která se dříve účastnila lunárního programu. Úlomek o velikosti 1–2 ma hustotě 0,1 g/cm³ se dostal do atmosféry v oblasti Indického oceánu přibližně 60 km od pobřeží Srí Lanky.
Podle některých názorů to byl prvnízaznamenaný případ vesmírného odpadu, který se vrací na Zemi z vysoké eliptické oběžné dráhy, jejíž apogee je přibližně dvojnásobkem vzdálenosti od Měsíce k Zemi. Objekt WT1190F vstoupil do zemské atmosféry 13. listopadu, kde bezpečně shořel.
- Odpadkový asteroid
Podle vědců se nebeské těleso pohybuje směrem k Zemi,pozemského původu. Vědci z americké Národní vesmírné agentury poznamenávají, že nebeské těleso umělého původu se k Zemi přiblíží na vzdálenost rovnající se 10 % vzdálenosti od Země k Měsíci. To vešlo ve známost začátkem února 2021.
Americká národní agentura pro letectví a kosmonautikurozpoznal „asteroid“ jako fragment nosné rakety Centaur mise Surveyor 2. Vesmírný odpad se stal umělým satelitem naší planety, uvězněným gravitací. Vědci, kteří provedli modelování, zjistili, že fragment rakety brzy opustí oběžnou dráhu Země, čímž se extrémně přiblíží.
Stojí za zmínku, že umělý asteroid letěl ve vesmíru již dlouhou dobu, protože byl vypuštěn Surveyor 2 v roce 1966. Vědci ještě musí zjistit, zda tomu tak skutečně je.
Metody čištění a ničení vesmírného odpadu
Účinná praktická opatření pro ničenívesmírný odpad na oběžných drahách delších než 600 km (kde očistný účinek brzdění na atmosféru neovlivňuje) nebyl na současné úrovni technologického rozvoje lidstva dosud vyvinut.
Zvažovaly se i satelitní projekty,odpařování úlomků výkonným laserovým paprskem nebo změna jejich dráhy iontovými paprsky, které by měly úlomky zpomalit pro jejich vstup do atmosféry s částečným nebo úplným spálením v ní nebo v případě zařízení na geostacionární oběžné dráze zanést je do pohřbu orbit, nebo pozemní lasery (Laser broom), nebo zařízení, které bude sbírat odpad k dalšímu zpracování.
Zároveň je naléhavost úkol zajistitbezpečnost kosmických letů v podmínkách technogenního znečištění prostoru blízkého Zemi (OKP) a snížení nebezpečí pro objekty na Zemi v případě nekontrolovaného vstupu vesmírných objektů do hustých vrstev atmosféry a jejich pád na Zemi roste rychle.
Mezinárodní spolupráce při řešení problému „kosmického odpadu“ se rozvíjí v následujících prioritních oblastech:
- Monitorování stavu životního prostředí OKP, včetně oblasti geostacionární oběžné dráhy (GSO): pozorování „kosmického odpadu“ a údržba katalogu objektů „kosmického odpadu“.
- Matematické modelování "prostoru"trosky “a vytvoření mezinárodních informačních systémů pro předpovídání trosek NCP a jeho nebezpečí pro kosmické lety, jakož i informační podporu pro události nebezpečného přístupu SO a jejich nekontrolovaného vstupu do hustých vrstev atmosféry.
- Vývoj metod a prostředků na ochranu vesmírných vozidel před dopadem vysokorychlostních částic „vesmírného odpadu“.
- Rozvoj a realizace opatření zaměřených na snížení kontaminace odpadového území.
Hledání a sledování vesmírného odpadu
Existuje mnoho nástrojů pro sledování oběžných drah v blízkosti Země za účelem hledání objektů v ní. Lze je rozdělit na radarové a optické.
Detekce orbitálních objektů může být takédoplňková funkce univerzálních nástrojů pro průzkum vesmíru nebo obranné systémy. Specializovaných nástrojů je celá řada.
SSSR a USA vytvořily mocné nástroje pro sledování vesmíru. V Evropě a dalších zemích existuje také řada specializovaných nástrojů.
Existuje řada národních programů pro sledování objektů blízkých Zemi a zmírňování vesmírného odpadu. Za účelem koordinace jejich činnosti byl vytvořen Meziagenturní koordinační výbor pro vesmírné trosky.
- Jódový motor
Malá, ale potenciálně užitečná inovace by mohla pomoci vyčistit oblohu od vesmírného odpadu: umožnila by malým satelitům levně a snadno se na konci své mise zničit.
Tato technologie využívá nové palivo - jódelektrický motor, který řídí výšku satelitu nad Zemí. Jód je levnější a používá jednodušší technologie než tradiční paliva. Na rozdíl od mnoha tradičních raketových paliv je jód netoxický a zůstává pevný při pokojové teplotě a tlaku. Díky tomu je práce na Zemi jednodušší a levnější.
Při zahřátí se promění v plyn bez průchodukapalnou fází, takže je ideální pro jednoduchý pohonný systém. Kromě toho je hustší než tradiční palivo, takže na palubě satelitu zabírá méně místa.
- Sběratel odpadků z kosmické lodi
Ruští vědci navrhli vyčistit nízkou oběžnou dráhu Země pomocí kosmické lodi. Na palubě jsou speciální moduly s motory.
Tyto moduly budou připojeny k objektůmvesmírný odpad a odsuňte je pryč. Pokud jde o geostacionární dráhu, preferovaným způsobem, jak ji vyčistit, by bylo vlečení kosmické lodi, říkají vědci.
Jejím úkolem je dopravit předměty z vesmírného odpadu na „ničivou oběžnou dráhu“ (600 km vysokou, kde jsou předměty postupně ničeny při brzdění proti atmosféře).
Navrhovaná montáž kosmické loditýmu na vyčištění blízkých drah Země, má délku 11,5 m, průměr 3 m a hmotnost něco přes 4 tuny. Takový kolektor může nést 8 až 12 modulů s motory na palubě.
K přesunu stupňů osobní lodi bude zapotřebí 50 až 70 kg paliva, k přepravě stupně Zenit-2 o hmotnosti 9 tun - asi 350. Celková hmotnost takového montážního zařízení na startu bude od 8 do 12 tun.
Moderní urychlovače to snadno odvodínáklad na jakoukoli oběžnou dráhu do 1 000 km. Poté, co kolektoru dojdou moduly, připojí se k poslední fázi posilovače, přesune se s ním do horní atmosféry a vypálí.
- Japonské spuštění čištění odpadků
Japonský startup plánuje vypustit od března 2021 zařízení, která budou hledat a eliminovat vesmírné úlomky. Pokud vše půjde dobře, pošlou plnou misi.
Japonský startup Astroscale vyslal svou kosmickou loď ELSA-d na kosmodrom Bajkonur v Kazachstánu. Tam jej inženýři integrují s raketou Sojuz, jejíž start je naplánován na březen 2021.
Společnost poznamenala, že se jedná o nejdůležitější let proJedná se o první ukázku technologie snižování trosek společnosti, což je zásadní otázka udržitelnosti vesmírných aktivit.
Malé zařízení předvede klíčové technologie: zaměřování, které pomůže lokalizovat trosky pomocí zaměřovacího senzoru založeného na GPS.
Tato data použije takzvaný „servisní“ satelit, který dokáže zachytit kousek vesmírného odpadu.
Přečtěte si více
Podívejte se na obraz Marsu o 8 bilionech pixelů
Vědci vyvinuli náhradu za teorii relativity. Co je podstatou „teorie všeho“?
Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí