Dosavadní příběh:
MMiliony přirozeně se vyskytujících mikrometeoroidů a orbitálních trosek (MMOD) obíhají kolem Země a představují neustálou hrozbu pro všechny kosmické lodě a vesmírné stanice. Tato hrozba nedávno přitáhla celosvětovou pozornost, když kus trosek zasáhl čínské vozidlo Shenzhou-20, což způsobilo menší prasklinu v okně jeho návratové kapsle, což jej učinilo nepoužitelným pro cestování posádky.
Co je MMOD?
Mikrometeoroidy jsou typicky extrémně malé, s velikostí od několika mikrometrů (miliontina metru) – přibližná velikost zrnka prachu – až do asi dvou milimetrů. Každý váží méně než sušené hrozny. Většina z nich (asi 80 až 90 %) pochází ze srážek mezi asteroidy v pásu asteroidů (mezi Marsem a Jupiterem), přičemž malá část pochází z komet. Pohybují se také extrémně vysokou rychlostí (asi 11 až 72 km/s).
Orbitální odpad (také nazývaný vesmírný odpad, vesmírný odpad nebo vesmírný odpad) se skládá z lidmi vyrobených objektů na oběžné dráze Země, které již neslouží žádnému užitečnému účelu. Všechny orbitální úlomky pocházely především z explodovaných raketových stupňů, satelitů, náhodných kolizí a záměrných testů protidružicových zbraní. Typická průměrná rychlost orbitálního odpadu je asi 10 km/s. S nárůstem hustoty vesmírného odpadu by mohl existovat teoretický scénář, kdy srážky mezi nimi mohou vytvořit kaskádu dalších srážek, které nakonec znemožní cestování vesmírem, fenomén známý jako Kesslerův syndrom.
Meziagenturní koordinační výbor pro vesmírný odpad (IADC) – mezinárodní fórum velkých vesmírných agentur, jako je NASA, ESA, ISRO, JAXA atd. – hraje zásadní technickou roli tím, že vytváří základní standardy pro zmírnění dopadu vesmírného odpadu. Tyto technické normy tvoří základ pro směrnice o zmírňování vesmírného odpadu přijaté Výborem OSN pro mírové využití vesmíru (UNCOPUOS). Tyto pokyny jsou však považovány za „soft law“, což znamená, že jsou dobrovolné a nemají žádný právně závazný mechanismus prosazování, který by země nutil je přijmout.
Jak je MMOD distribuován ve vesmíru?
Orbitální úlomky jsou většinou soustředěny v „skořápce“ kolem Země na nízké oběžné dráze (LEO) v rozmezí od asi 200 km do výšky 2 000 km. Naproti tomu mikrometeoroidy existují všude ve vesmíru, ale díky zemské gravitaci je jejich rozšíření v blízkosti naší planety o něco vyšší. V LEO jsou stovky milionů kusů orbitálního odpadu – odhadem 34 000 objektů větších než 10 cm (a jsou přesně sledovány) a přes 128 milionů kusů větších než 1 mm. Mikrometeoroidů v orbitálním prostředí Země je skutečně nespočet a ročně přinášejí miliardy dopadů na obíhající kosmické lodě.
Jak jsou vesmírné systémy navrženy pro dopad MMOD?
Riziko zasažení MMOD v LEO není jednotné; je vysoce směrový. Čelní plocha kosmické lodi ve směru jízdy je vystavena maximálnímu celkovému nebezpečí, protože úlomky se přímo srážejí s nejvyšší relativní rychlostí. Vzhledem k velmi vysoké rychlosti úlomků nesou i drobné úlomky dostatek kinetické energie, aby způsobily katastrofické selhání nebo kritické poškození palubních systémů.
Vesmírné agentury využívají složité inženýrské modely, které zpracovávají sledovací a statistická data k určení toku MMOD, což je očekávaný počet částic dané velikosti, které zasáhnou kosmickou loď během její životnosti. Tato data s dalšími relevantními informacemi jsou vkládána do speciálně vyvinutých softwarových nástrojů pro provádění analýzy zranitelnosti a pro výpočet pravděpodobnosti ztráty nebo selhání kritických komponent pod vlivem MMOD. Pokud vypočtené riziko překročí stanovenou bezpečnostní normu, pak je kosmická loď chráněna fyzickým stíněním proti nárazu.
Jak jsou satelity chráněny před MMOD?
Hrozbám MMOD se čelí pomocí strategie návrhu a provozních metod. Inženýři spoléhají na štíty Whipple, aby chránily vesmírné vozidlo před MMOD, kde je rozptylu energie dosaženo fragmentací a turbulencí, analogicky k mořským vlnám narážejícím na tetra lusky a štěpení jejich energie. Štíty Whipple mají vnější „nárazník“ a vnitřní „zadní stěnu“ s odstupem nebo mezerou mezi dvěma. Nárazník roztříští přilétající vysokorychlostní trosky na oblak úlomků. Jak se mrak rozšiřuje přes distanční vzdálenost, hybnost je distribuována do široké oblasti, což umožňuje zadní stěně absorbovat energii bez selhání.
Aby se zabránilo riziku z větších úlomků, vesmírné agentury vedou podrobné katalogy sledování objektů větších než 10 cm. Když je promítnuta potenciální kolize se sledovatelným objektem, je proveden manévr vyhýbání se troskám odpálením trysek kosmické lodi, aby se mírně změnila její oběžná dráha a pohybovala se mimo plánovanou dopadovou zónu.
Jak je posádka Gaganyaan chráněna?
Hlavním rozdílem v Gaganyaanu ve srovnání s jinými probíhajícími lidskými vesmírnými misemi je to, že se jedná o samostatnou misi, protože neexistuje žádná vesmírná stanice, kde by se orbitální modul mohl ukotvit a vyhledat pomoc v případě jakékoli nouze během orbitální fáze. Vzhledem k tomu, že doba trvání mise je velmi krátká (méně než týden), pravděpodobnost zasažení katalogizovaným vesmírným odpadem je extrémně nízká, ačkoli riziko malých nekatalogizovaných úlomků s vysokou rychlostí stále vyžaduje ochranná opatření.
Schéma ochrany MMOD pro Gaganyaan je založeno na mezinárodně uznávaných standardech, jako je použití pasivních obran, jako jsou štíty Whipple. Aby bylo zajištěno, že tyto štíty splňují přísné požadavky na lidské hodnocení, používá společnost ISRO specializovaná zařízení a softwarové nástroje pro návrh a ověřování. Zařízení pro plynovou pistoli v DRDO’s Terminal Ballistics Research Laboratory (TBRL), Chandigarh, je jedním ze zařízení používaných pro ověření návrhu, kde lze urychlit 7 mm kulový projektil tak, aby dosáhl rychlosti dopadu až 5 km/s.
Éru rozšiřování lidské přítomnosti za Měsíc, řízenou jak národy, tak komerčními subjekty, lze zajistit pouze tehdy, pokud se globální komunita kolektivně vypořádá s riziky trosek a přijme přísné praktiky nulového odpadu k deeskalaci hrozby MMOD pro zajištění bezpečné a udržitelné orbitální dálnice pro všechny budoucí snahy.
Unnikrishnan Nair S. je bývalý ředitel VSSC & IIST; zakládající ředitel, HSFC; a odborník na systémy nosných raket, orbitální návrat na orbitální dráhu a technologie pro lety lidí do vesmíru.
Publikováno – 23. prosince 2025 08:30 IST
