Pokaždé, když na oběžné dráze dojde k rozpadu nějaké družice, nebo horního stupně, vzniká tím velké množství úlomků, které mohou ohrožovat ostatní družice. Když už ale k takové události dojde, je vhodné se z ní poučit, využít ji ke sběru informací, které bychom jinak získávali jen stěží a právě o jednom takovém příkladu, kdy nepříjemná událost mohla být využita pro dobrou věc, bude pojednávat dnešní článek. V hlavní roli se představí horní stupeň Centaur, který se do vesmíru vydal prakticky před deseti lety a nedávno se rozpadl na mnoho malých kousků. Díky mezinárodní spolupráci a rychlé výměně informací však vědci získali cenné informace o tom, jak tyto události probíhají.
„Nechal za sebou jasnou stopu – tato událost poskytuje specialistům na kosmickou tříšť vzácnou příležitost k otestování toho, jak rozumí podobně důležitým procesům,“ říká Tim Flohrer, expert na monitorování kosmických úlomků při Evropské kosmické agentuře. Fragmentace kosmických objektů, ať už způsobené jejich rozpady nebo kolizemi s jinými tělesy, jsou primárním zdrojem kosmických úlomků ve velikostním rozmezí jednotek milimetrů až desítek centimetrů. Tyhle kousky kosmického odpadu se pohybují rychlostí několika kilometrů za sekundu a představují vážné riziko pro vědecké, komunikační či meteorologické družice, ale i pro astronauty na kosmických stanicích a lodích.
Zdroj: https://www.esa.int
Španělský projekt Deimos Sky Survey zachytil video, na kterém je zachycen proud nově vytvořených úlomků, kterak se řítí oblohou. V klipu je vidět několik malých teček, které se šíří horizontálním směrem. Při zaměření na tyto úlomky pak okolní hvězdy vytváří na snímku bílé pásy. Mateřské těleso je jasně vidět – je jasné a nachází se uprostřed snímku. Kolem něj se pak pohybuje 40 – 60 menších kousků, z nichž některé mají velikost přes 30 centimetrů. Jedná se o pozůstatky horního stupně, který byl vypuštěn v září roku 2009.
Jedná se o horní stupeň Centaur vypuštěný na raketě Atlas V, což je v podstatě válcovitý objekt s délkou 12,5 metru, průměrem 3 metry a hmotností přes dvě tuny. Jeho tabulkové označení bylo 2009-047B a nacházel se na protáhlé oběžné dráze – v perigeu (nejnižším bodě dráhy) byl 6675 km vysoko a jeho apogeum (nejvyšší bod dráhy) bychom našli 34 700 km vysoko. Ze zatím nezjištěných příčin se tento stupeň začal mezi 23. a 25. březnem rozpadat.
Během setkání Mezinárodní astronautické akademie IAA (International Academy of Astronautics), které se konalo 26. března, se tým z ESA specializovaný na kosmické úlomky setkal s kolegy z Ruska, kteří informovali mezinárodní komunitu o objevu úlomků na oběžné dráze. Jen o pár hodin později dostala observatoř Zimmerwald ve Švýcarsku pokyn k okamžitému sledování oblaku úlomků a ještě 26. března pořídila první snímky.
Zdroj: https://www.esa.int
Animace vedle tohoto odstavce ukazuje první série expozic pořízené 80 centimetrovým teleskopem ZimMAIN, který sledoval oblak úlomků. Podařilo se na něm objevit několik teček, což jsou objekty větší než několik desítek centimetrů, přičemž hvězdy v pozadí tvoří dlouhé pruhy. Nedlouho poté se ke slovu dostal i výše zmíněný program Deimos Sky Survey, který prováděl pozorování mezi 26. a 28. březnem. Ke sledování se použil optický senzor Antsy, který je přizpůsoben sledování objektů na nízké oběžné dráze.
Zatímco observatoř Zimmerwald pokračovala v pozorování úlomků v úzké spolupráci s ruskými a evropskými experty, ESA ještě zapojila do akce svůj vlastní teleskop o průměru 1 metr, který se nachází na ostrově Tenerife. S jeho přispěním se podařilo objevit velké množství úlomků o velikosti 10 – 20 centimetrů. ESA se snaží monitorovat podobné události a průběžně informuje mezinárodní komunitu prostřednictvím veřejné databáze. Díky tomu mají vědci možnost hledat na fotkách určité souvislosti, nebo chcete-li vzorce. Díky pochopení těchto základních procesů je možné navrhnout strategie vedoucí k omezení těchto událostí pro různé případy. Tyto metody musí odpovídat tvaru, velikosti a oběžné dráze daného tělesa.
Zdroj: D.V. Smitherman Jr.: Space Elevators, An Advanced Earth-Space Infrastructure for the New Millennium, NASA/CP-2000-210429
Jakmile dojde k zaznamenání podobné události, jsou získaná data vložena do environmentálních modelů kosmických úlomků. Týmy specialistů tak mohou porovnávat fragmentaci skutečných kosmických objektů s počítačovými modely. Naskýtá se tak vzácná příležitost k validaci nebo případnému vylepšení těchto modelů. S jejich pomocí může ESA navrhovat kosmické objekty, které odolají nárazům menších těles, případně navrhnout systémy, které zabrání srážkám. Modely také slouží jako základ pro předpovědi nejen současných, ale i budoucích podmínek z hlediska kosmických úlomků.
Pro celkový úspěch je nezbytná mezinárodní spolupráce postavená na výměně dat a modelů, která probíhá přes tzv. Inter-Agency Space Debris Coordination Committee – tu tvoří všechny hlavní evropské i mimoevropské kosmické agentury. „Tato aktuální událost nám ukázala, že mezinárodní spolupráce je klíčová, pokud chceme rychle reagovat na jevy vytvářející kosmickou tříšť,“ říká Holger Krag, šéf kanceláře kosmické bezpečnosti v rámci ESA a dodává: „Podobné incidenty jsou vzácné, takže když máme mnoho pozorování z celého světa, naskýtá se nám unikátní příležitost lépe porozumět lidmi vytvořenému prostředí kolem Země, ve kterém naše družice žijí své technologické životy.“
Zdroje informací:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Example_of_the_Atlas_V_Centaur_upper_stage.jpg
https://www.esa.int/…/rocket_body_fragments/19345025-1-eng-GB/Rocket_body_fragments.gif
https://www.esa.int/…/19345101-1-eng-GB/Zimmerwald_Observatory_gets_the_first_look.gif
U kapalinových motorů posledních stupňů zpravidla není spáleno všechno palivo. Centaur krom toho má orientační motorky a motorky pro restarty. Zcela jistě měl palivo na podstatnou změnu dráhy po odložení nákladu. Je zde otázka jak se stupeň na současnou dráhu dostal. Při odletu na GEO bývá perigeum kolem 200 km. Z toho by se dalo dovodit, že na současnou dráhu se dostal zážehem v apogeu a měl tedy zcela jistě na to aby místo toho zamířil do atmosféry. Mělo by být konečně přijato mezinárodní pravidlo o navádění posledních stupňů do atmosféry. Na dráze s apogeem přes 6.000 km sice nyní nikomu prakticky nevadí, ale bude tam létat věčně i s tím co z něj odpadlo a odpadne.
Sice s tím bordelem bude muset počítat každý, kdo letí nad těch 6000 km. Tedy třeba všechny navigační družice. A to navždy. Myslíte že to nikomu prakticky nevadí?
To že Centaur mal perigeum vo výške cca 6000 km nie je prekvapením, vypúšťal totiž pomerne ľahkú družicu a tak si to mohol dovoliť. To že horné stupne nie sú pri misiách na GTO v drvivej väčšine deorbitované je tiež známy fakt a súvisí ani nie tak s nedostatkom paliva ako skôr s obmedzenou kapacitou batérii raketových stupňov, ktoré už proste po niekoľkych hodinách od štartu nemajú dostatok energie, aby takýto zážeh v apogeu uskutočnili. Čo sa však pri stupňoch na GTO robí úplne bežne a obzvlášť americké spoločnosti to poctivo dodržujú, je venting, teda vypustenie prebytočných zvyškov paliva do priestoru. A práve tu nastáva záhada, prečo stupeň vybuchol. Ak totiž nedošlo k ventingu, je to na americké pomery dosť neobvyklé, aj keď v roku 2009 to možno ešte tak poctivo brané nebolo. Alebo potom je tu druhá, aj keď menej pravdepodobnejšia možnosť – a to že za výbuchom stojí niečo iné ako prebytočné palivo, možno kolízia s kozmickým odpadom?
Na dráze, kde Centaur létal, se moc smetí nevyskytuje, ale je to možné. Mohl to být i malý asteroid. Ohledně vnitřních příčin výbuchu mohl selhat venting a mohla i vybouchnout baterie, o které jste psal. V jednorázových stupních se určitě nepoužívají tak kvalitní jako v sondách do hlubokého vesmíru nebo v družicích, které mají vydržet dvacet let.
To je v poslední době už třetí nebo čtvrtý případ, že se něco rozpadlo na vysoké dráze, skoro bych řekl, že se něco děje…
Ano, dějí se náhody, které spolu nesouvisí. Tak jako vždy, jen se o tom teď víc píše.
Hmm, tak to je nepříjemné, jak dlouho tam ty úlomky na tak vysoké oběžné dráze můžou vydržet? Bude možné to nějak uklidit?
Na takto vysokej dráhe (s perigeom nad 6000 km) je už vplyv atmosferického brzdenia úplne zanedbateľný, takže objekty tam môžu zotrvať teoreticky neobmedzene dlho. Prakticky ale môžme započítať dlhodobý vplyv pôsobenia negravitačných efektov (napr. slnečného žiarenia) a gravitačného pôsobenie Slnka a Mesiaca, ktoré z dlhodobého hľadiska budú spôsobovať zmeny dráhy týchto objektov, takže v okolozmeskom priestore budú nakoniec zotrvávať rádovo „len“ v tisícročiach. A či ich bude možné upratať? Ak by sa k tomu niekto v ďalekej budúcnosti podujal, tak určite. Lenže takýchto úlomkov je strašne veľa a bude ich ešte viac, takže ktovie čí sa na to niekto odhodlá…