Vesmír a příroda22. října  2011 v 17:20  

Padající družice. UARS, Skylab a další

Družice UARS - Foto:  NASA

Družice UARSFoto:  NASA

Nekontrolované pády umělých těles z oběžné dráhy vůbec nejsou tak vzácné, jak byste si možná mysleli.

Když na konci září skončila v zemské atmosféře pouť satelitu UARS, vzbudilo to velkou pozornost. Mnozí se báli, že jim několikatunový zbytek družice spadne na hlavu, případně na střechu nebo zahrádku. Obavy se naštěstí ukázaly být liché. Satelit spadl do moře a nikomu neublížil. Skoro stejně skončila i řada dalších kosmických havárií. 

Ptali jsme se na ně našeho stálého spolupracovníka Antonína Vítka, odborníka na kosmonautiku z Akademie věd České republiky

Mezi poplašnými zprávami o pádu družice skoro úplně zmizely informace o samotném satelitu UARS. Co to vůbec bylo za těleso a proč se zřítilo?

„Družice UARS byla první komplexní družicí zkoumající zemskou atmosféru. Jejím hlavním úkolem byl průzkum ozónové vrstvy. Jak víme, ozónová vrstva je pro nás velice důležitá, protože zabraňuje, aby sluneční ultrafialové záření dopadalo až na povrch země. To by mělo samozřejmě pro živé organismy katastrofální důsledky. Tato družice byla vyřazena z provozu v okamžiku, kdy jí už prakticky docházely pohonné látky a kdy její přístroje začaly, jak se lidově říká, haprovat. V tom okamžiku NASA rozhodla posledním zbytkem pohonných látek snížit její dráhu tak, aby její životnost nepřesáhla 20 let. Existuje totiž gentlemanská dohoda, že by nízko obíhající družice měly být před koncem své aktivní životnosti převedeny na takové dráhy, kde setrvají nejvýše 25 let a pak samovolně zaniknou v atmosféře.“ 

Snímek Slunce ve vysokém rozlišení pořízený družicí SDO. Aktivita Slunce ovlivňuje zemskou atmosféru a tedy i rychlost pádu družic - Foto:  NASA

Snímek Slunce ve vysokém rozlišení pořízený družicí SDO. Aktivita Slunce ovlivňuje zemskou atmosféru a tedy i rychlost pádu družicFoto:  NASA

V případě UARSu to ale bylo trochu komplikované? 

„Ten satelit neměl dost pohonných látek na to, aby se jeho dráha snížila tak, aby perigeum, tedy nejnižší bod dráhy, ležel pod horní hranicí atmosféry. To je nejlepší způsob, jak řízeně likvidovat družice, aby nenapáchaly při svém pádu na Zemi nějaké škody. U UARSu bylo sice perigeum sníženo, ale dosáhlo se pouze toho, že se ta družice periodicky dostávala do trošku hustších vrstev vakua a tím se pomalinku brzdila. Při tom brzdění se snižuje apogeum dráhy rychleji než perigeum. Znamená to, že eliptická dráha postupně ‚zkruhovatí‘, přiblíží se kružnici. Tak tomu bylo také v případě UARSu.“ 

Kruhová dráha, na které se družice UARS nakonec pohybovala, je velice nešťastná z hlediska předpovědi... 

„Těžko se dá říci, kdy konkrétně, ve které minutě, ba dokonce ve kterém dni se ta družice dostane do tak hustých vrstev atmosféry, že konečně zanikne. To je dáno tím, že ona v podstatě brzdí po celé délce své dráhy a atmosféra přitom určitým způsobem ‚dýchá‘, v závislosti na sluneční činnosti. Když je slunce bouřlivé a hodně září v rentgenovém oboru, horní vrstvy atmosféry se zahřejí, tím se roztáhnou, atmosféra se stane hustší ve vyšších výškách a družice pak rychleji klesá. Když je naopak sluníčko klidné, družice brzdí pomaleji. A protože my neumíme to sluneční počasí předpovídat na delší dobu, než na hodinu nebo dvě, tak nemůžeme ani dokonale předpovědět, kdy ta družice zanikne. Když byl UARS na posledním oběhu, tak ještě pořád byla nejistota plus mínus 53 minut. Za tu dobu oběhne dvě třetiny zeměkoule.“ 

Průlet bolidu atmosférou - Foto: Jon Burnett APOD

Průlet bolidu atmosférouFoto: Jon Burnett APOD

Obavy z družice UARS se týkaly především velkého nosníku s plošinou, na které byly připevněny přístroje. Odborníci totiž předpokládali, že asi pětitunový nosník proletí atmosférou bez většího poškození. Možná to tak i dopadlo. Jistě se to ale neví, protože zbytky družice nakonec „žbluňkly“ do Tichého oceánu. Podle posledních informací někde mezi ostrovem Samoa a Havajským souostrovím. 

Proč se to neví přesněji? Ten pád nikdo nepozoroval, ať už na vlastní oči nebo prostřednictvím přístrojů?  

„Je sice možné uvažovat o tom, že družice určené pro sledování startu raket, zejména výstražné systémy protiraketové obrany, by mohly nějaké stopy po tom průletu zaznamenat, mnohokrát zaznamenaly třeba průlet bolidu zemskou atmosférou, ale ta družice letí ve srovnání s bolidem velice pomalu. Její infračervené záření je podstatně slabší než u toho bolidu a také například infračervené záření, které vydávají motory startující rakety, je opět nesrovnatelně intenzivnější než záření toho zanikajícího tělesa v zemské atmosféře. Na druhou stranu – tyto údaje budou rozhodně velice striktně utajované, protože kdyby řekli ‚No, my jsme to viděli‘, tak si každý potencionální nepřítel může spočítat, jak citlivý je protivníkův systém pro detekci infračerveného záření tělesa prolétajícího zemskou atmosférou.“ 

Na začátku jsme si řekli, že umělá tělesa z oběžné dráhy prostě padají a ne vždy je v naší moci popostrčit je tak, aby tady dole neudělala nějakou paseku. Děje se tak od samých počátků kosmonautiky? 

Označené místo nálezu malého zbytku ruské kosmické lodi Kosmičeskij korabl' 1 v městečku Manitowoc v americkém Wisconsinu na břehu jezera Michigan - Foto:  AltioraPeto, Wikimedia Commons, licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported

Označené místo nálezu malého zbytku ruské kosmické lodi Kosmičeskij korabl' 1 v městečku Manitowoc v americkém Wisconsinu na břehu jezera MichiganFoto:  AltioraPeto, Wikimedia Commons, licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported

„Kdybychom šli hodně daleko do minulosti, tak první zaznamenaný případ, byť to nebylo nic velkého, se týkal první kosmické lodi, předprototypu toho, v čem potom letěl Gagarin (Kosmičeskij korabl‘ 1). Rusům se ta kosmická loď vymkla z rukou. Ona byla špatně orientovaná při pokusu o návrat do zemské atmosféry, který měl být destruktivní, ale měl proběhnout nad Ruskem. Místo toho, aby ta loď prostě zamířila dolů k atmosféře, zamířila dál od Země. V důsledku toho potom létala kolem Země rozdělená na jednotlivé části a ta návratová kabina bez tepelné ochrany vlétla do zemské atmosféry nad Spojenými státy americkými. Jeden malinký kousek konstrukce o velikosti zhruba kilogramového závažíčka dopadl v městečku Manitowoc na břehu jednoho z velkých kanadských jezer a udělal ďubku do kapoty zaparkovaného auta. (Nalezen byl 6. září 1962.) To je první případ, kdy byl pozorován takovýto dopad nebo jeho následky.“

Dokonce i naším tiskem proběhla v 70. letech zpráva o nálezu dvou podivných kovových koulí v australském Queenslandu. K lítosti ufologů se z nich nevyklubaly trosky létajícího talíře, ale zbytky palivových nádrží americké rakety. Různé pozůstatky posledních stupňů raket padají podle Antonína Vítka na Zemi tak často, že se jim už prakticky nevěnuje pozornost. Daleko větší zájem způsobilo zřícení americké orbitální stanice Skylab v červenci roku 1979. I proto, že tak brzy spadnout neměla: 

Americká orbitální stanice Skylab - Foto:  NASA

Americká orbitální stanice SkylabFoto:  NASA

„Počítalo se s tím, že stanici ještě navštíví některý z prvních raketoplánů – buď tam dopraví raketu, která Skylab navede bezpečně někam do neobydlených míst Země, třeba do Tichého oceánu, nebo ho oživí a bude ho ještě nějakou dobu využívat americká NASA. Bohužel, vývoj raketoplánu se zpožďoval, sluníčko bylo nepokojné, takže bylo jasné, že v průběhu několika týdnů Skylab spadne. Oni ho na dálku oživili, takže bylo možné řídit jeho orientaci. Řízení té orientace, zejména jestli rotuje nebo nerotuje, může do značné míry ovlivnit životnost tělesa na oběžné dráze. Tady se podařilo téměř dokonale, s pouze čtyřprocentní odchylkou, spočítat dráhu tak, aby trosky spadly do Indického oceánu.“ 

Ty trosky ale nepatrně Indický oceán přeletěly... 

„Nejtěžší trosky, které letí nejdál, dopadly v západní Austrálii. Mimo jiné také v katastru městečka Esperance, jehož starosta poslal americkému ministerstvu zahraničí fakturu za nepovolené skladování odpadu. Tuto pokutu nezaplatil nikdo z oficiálních míst; až když se to proláklo při nějakém výročí, udělala se sbírka, kterou zorganizoval jeden sanfranciský deník, který těch 400 australských dolarů zaplatil.“ 

Jiný případ byl třeba sovětský Saljut 7. 

„Ten se taky nepodařilo ukormidlovat, protože už to bylo mrtvé těleso. Jeho trosky dopadly ve střední Argentině, kde údajně jeden kousek zabil krávu. Ale nebylo to nikdy oficiálně potvrzeno.“ 

Jiný velmi sledovaný případ byl zánik družice Kosmos 954. Co to bylo za družici? 

Velké Otročí jezero v severní Kanadě, místo pádu družice Kosmos 954 - Foto:  Robinson Crusoe, Wikimedia Commons, Licence Public Domain, volné dílo

Velké Otročí jezero v severní Kanadě, místo pádu družice Kosmos 954Foto:  Robinson Crusoe, Wikimedia Commons, Licence Public Domain, volné dílo

„To byla radiolokační družice pro sledování pohybu amerických atomových ponorek, a to i pod hladinou moře. Protože v takovémto případě musí mít radiolokátor velmi silný výkon, nesla tato družice štěpný reaktor, který byl za normálních okolností, když družici skončila užitečná životnost, vyveden na vysokou oběžnou dráhu ve výšce zhruba kolem 1400 - 1500 kilometrů. Tam vydrží nějakých 20 - 25 000 let. Jenže tady došlo k náhlému totálnímu selhání elektroniky. Rusové předpokládali, že došlo k zásahu družice buď kusem kosmického smetí a nebo nějakým mikrometeoroidem, který prorazil její stěnu. Z družice unikl plynný dusík, kterým byla plněna, aby se v ní ofukováním ventilátorem mohla chladit elektronika. Tím pádem se s ní nedalo nic dělat. Vlétla do atmosféry a její zbytky dopadly v pásu dlouhém asi tisíc kilometrů v oblasti Yellow Knife u Velkého Otročího jezera v severní Kanadě. Kanaďani tam hledali a našli několik kráterů, z nichž jeden byl slabě radioaktivní. Našli i nějaký úlomek, který zřejmě pocházel ze stínění reaktoru. Samotné uranové tyče nikdy nalezeny nebyly.“ 

Rusům spadly ještě dvě družice podobného typu; obě naštěstí do moře – jedna do Atlantiku a druhá do Indického oceánu. Nikomu se nic nestalo. V únoru roku 2008 řešili pro změnu Američané problém s neovladatenou vojenskou družicí USA 193, u níž hrozilo, že se zřítí a místo svého dopadu znečistí jedovatým palivem hydrazinem. Sestřelili ji proto raketou. Úlomky družice bezpečně shořely v atmosféře. 

Rentgenová družice ROSAT - Foto:  NASA

Rentgenová družice ROSATFoto:  NASA

23. října 2011 zanikla v zemské atmosféře další velká družice – německý ROSAT. Trosky budou z oběžné dráhy padat jistě i v budoucnu? 

„V průběhu dalších dvou měsíců je v předpovědích, které vydává americké kosmické velitelství, na pořadu pádů i družice Magion. Ale ta zřejmě zanikne beze stopy v atmosféře, protože její hmotnost je jenom 51 kilogramů. Šance, že něco přežije, je velice malá. Má ale také spadnout poslední stupeň nosné rakety Vostok-2M, který má asi 1100 kilogramů, když je prázdný. Ten létá na dráze s velmi vysokým sklonem, takže jeho zbytky můžou dopadnout i na naše území. Na pořadu dne je i pád posledního stupně Centaur americké nosné rakety Atlas, který má dvě a čtvrt tuny.“ 

Jak moc je pravděpodobné, že nám něco podobného spadne na hlavu? 

„Ta pravděpodobnost je podstatně menší, než že vás přejede auto.“ 

Dodává na závěr našeho rozhovoru odborník na kosmonautiku Antonín Vítek z Akademie věd České republiky. Takže se hlavně dobře rozhlížejte. Sledovat oblohu je zhola zbytečné. 

Vysíláno v Planetáriu č. 43/2011, 22. - 28. října.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně doplněno a upraveno.


Čtěte také:
Život s kosmonautikou
Brašna na útěku
Kosmické karamboly s dobrým koncem
 

Autor:  Frederik Velinský, Antonín Vítek
Pořad: Planetárium  |  Stanice: Sever
Čas vysílání: neděle 09:05  |  Délka pořadu: 55 minut  
 

Nové články v rubrice

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2019 Český rozhlas