Aby satelity dobře shořely

Pro někoho to zní překvapivě, ale družice se nenavrhují jen na to, aby při službě spolehlivě fungovaly. Důležitým kritériem je i to, aby při zániku zanechávaly co nejméně zbytků. Evropští výzkumníci proto vzali jednu z nejodolnějších součástek družic, které obíhají kolem Země a umístili ji do větrného tunelu. Pak začali součástku tavit. Jejich cílem bylo porozumět tomu, jak se družice chovají při průchodu atmosférou, aby bylo možné minimalizovat rizika ohrožení kohokoliv na Zemi.

Zkouška proběhla v rámci evropského programu Clean Space a onen větrný tunel s plazmatem se nacházel u Kolína ve středisku německé kosmické agentury DLR. Jako testovací subjekt posloužil kousek tzv. magnetorqueru (česky magnetické cívky) s rozměry cca 4 × 10 cm. Úkolem tohoto zařízení je interagovat s geomagnetickým polem a podle něj upravovat orientaci družice. Testovaný díl tvořil na povrchu kompozitní materiál z uhlíkových vláken a pryskyřice, přičemž uvnitř se ukrývaly měděné cívky a jádro z železa a niklu. Magnetická cívka o tvaru tyče byla následně zahřívána na teplotu několika tisíc stupňů.

„Sledovali jsme chování dílu při různých úrovních tepelného toku, abychom získali více informací o vlastnostech materiálu. Magnetická cívka dosáhla kompletního rozložení až při vysokém tepelném toku,“ popisuje Tiago Soares, inženýr programu Clean Space a dodává: „Ve srovnání s predikčními modely jsme našli několik podobností, ale i rozdílů.“

V ideálním světě by družice při vstupu do atmosféry kompletně a beze zbytku shořela. Ve skutečnosti však některé kusy dokáží tyto pekelné podmínky přežít a pak dopadnou na povrch, kde mohou představovat bezpečnostní riziko. Třeba v roce 1997 se Steve a Verona Gutowski z Texasu probudili poté, co pouhých 50 metrů od jejich domku na farmě dopadla 250 kg těžká palivová nádrž. Podle moderních regulací kosmické tříště nesmí k podobným událostem docházet. Nekontrolované vstupy do atmosféry by měly mít pravděpodobnost zranění někoho na povrchu menší než 1 : 10 000.

V rámci většího programu CleanSat vyvíjí ESA technologie a postupy, které mají zajistit budoucím družicím na nízké dráze, že budou navrženy podle standardu D4D (design for demise – navrženy pro zánik). Dřívější studie identifikovaly části družic, které průchodu atmosférou odolávají lépe.

Jde třeba o optické prvky, palivové a tlakovací nádrže, systémy orientace solárních panelů či gyroskopy. Nejistotu do procesu zániku vnáší tendence dílů k fragmentaci. Pak místo jedné velké části zaniká několik menších. Pokud by byly tyto úlomky hodně malé, zanikly by snáze a jejich vznik by byl změnou k lepšímu. Ale pokud jsou tyto úlomky větší, tak stále nemusí při průchodu atmosférou shořet. Tím se riziko naopak zvyšuje – místo jednoho projektilu by povrch zasáhlo kobercové bombardování. Na aktuální zkoušce se s agenturou DLR podílela britská společnost Belstead Research, která chce zaplnit naše mezery ve znalostech průchodu umělých těles atmosférou. Magnetickou cívku pro zkoušky dodala portugalská firma LusoSpace.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/19442773-1-eng-GB/Melting_satellite_part.jpg
http://www.esa.int/…/15734505-1-eng-GB/Debris_landed_in_Texas.jpg
http://www.esa.int/…/the_aftermath/19442962-1-eng-GB/The_aftermath.jpg
http://www.esa.int/…/19442925-1-eng-GB/Magnetorquer_beforehand.jpg