Kesslerův syndrom: Hrozí, že si vesmír zaneřádíme stejně jako oceány?

Tam, kde obíhají satelity zajišťující GPS navigaci, internetové připojení či předpověď počasí, se už dnes pohybuje obrovské množství odpadků. Některé velké jako autobusy, jiné drobné jako kulička, a všechny jsou smrtelně nebezpečné.

Když v únoru 2009 náhodně narazil americký komunikační satelit Iridium 33 do vyřazené ruské vojenské družice Kosmos 2251, vzniklo přes 1800 nových úlomků. Srážka se stala na oběžné dráze, kde lidstvo vybudovalo kritickou infrastrukturu moderní civilizace a předznamenala temnou budoucnost, před níž už v roce 1978 varoval vědec NASA Donald Kessler.

Možná si myslíte, že vesmír je nekonečně velký a podobné nehody jsou vzácným neštěstím, jenže pravda je jiná. Každá srážka vytváří tisíce dalších projektilů a ty mohou způsobit další srážky. Vesmír nad námi se pomalu mění v minové pole, které si vytváříme vlastníma rukama. Otázka zní: Zničíme přístup do vesmíru dřív, než si uvědomíme, co jsme ztratili?

Vesmír jsme po celá tisíciletí vnímali jako dokonale čistý, nedotčený prostor. Hvězdy, planety a temná prázdnota. Absolutní čistota, do níž lidstvo vystřeluje své sny zabalené v titanových raketách. Tenhle obraz už však neodpovídá realitě, protože nízká oběžná dráha Země se stala skládkou.

Podobnost s oceány je zarážející. Také je jsme po staletí považovali za nekonečné, schopné absorbovat cokoliv, co do nich vysypeme, také jsme ignorovali varování vědců, že to takto nemůže pokračovat donekonečna. Také jsme věřili, že technologický pokrok všechno vyřeší sám od sebe, bez nutnosti regulace či odpovědnosti.

Rozdíl je v tom, že plastový odpad v oceánu pluje rychlostí několik uzlů. Kosmický odpad se pohybuje rychlostí 28 000 kilometrů za hodinu. Rozdíl je také v tom, že oceány můžeme přestat znečišťovat a postupně je vyčistit. Vesmírný prostor kolem Země může po dosažení kritického bodu začít zaplňovat sám sebe další tříští, dokud se nestane na desetiletí neprůchodným.

Kesslerův syndrom, pojmenovaný po vědci NASA Donaldu Kesslerovi, popisuje poměrně jednoduchý, ale děsivý proces. Představme si biliardové koule na stole. Když jednu roztlučeme, vytvoříme několik dalších koulí. Ty se pak mohou srazit s jinými a vytvořit další. V běžném světě by tento proces brzy ustál, protože koule zpomalují třením a gravitací.

Ve vesmíru ovšem není vzduch, který by úlomky zpomaloval. Gravitace sice nakonec přitáhne odpad zpět do atmosféry, ale u vyšších orbit může tento proces trvat desetiletí až staletí. Mezitím každý úlomek obíhá Zemi s energií srovnatelnou s explozí. Při rychlosti sedm až osm kilometrů za sekundu má i drobný šroubek kinetickou energii ručního granátu.

Stačí tedy několik nešťastných havárií v hustě obydlené oblasti orbitu, a spustí se řetězová reakce. Každá srážka vytvoří nové úlomky, ty způsobí další srážky, vznikne ještě víc úlomků. Proces se exponenciálně zrychluje, až dosáhne bodu, kdy je prakticky nevratný. Kessler tento scénář popsal už v sedmdesátých letech minulého století, kdy kolem Země obíhalo jen několik tisíc objektů. Dnes jich jsou miliony.

Když se díváme na noční oblohu, vidíme hvězdy a možná pár satelitů. Co nevidíme, je obrovský mrak odpadků. Odborníci odhadují, že kolem Země obíhá přes 130 milionů objektů větších než jeden milimetr. Z toho asi 54 000 je větších než deset centimetrů, tedy dost velkých, aby je pozemní teleskopy a radary mohly sledovat.

Většina tohoto odpadu pochází z explozí a srážek. Když satelit doslouží, často zůstane na oběžné dráze jako mrtvé těleso. Některé obsahují zbytky paliva, které pod vlivem slunečního záření expanduje, až nádrž exploduje. Jiné se prostě rozpadají stářím.

Rychlosti, kterými se tyto objekty pohybují, jsou těžko představitelné. Průměrná rychlost na nízké oběžné dráze činí zhruba 7,8 kilometrů za sekundu. To je více než dvacetkrát rychlejší než kulka z pušky. Při takovéto rychlosti má i drobný úlomek velký jako kuličková ložiska energii dostatečnou k proražení pancéřování kosmické stanice.

Mezinárodní vesmírná stanice musí pravidelně provádět vyhýbací manévry, aby se vyhnula většímu odpadu. Menšímu se vyhnout nedá, proto má ISS zesílené stěny, ale ochrana má své meze. Úlomek větší než deset centimetrů by pravděpodobně způsobil katastrofální poškození, právě takových objektů přibývá každým rokem.

Vesmírný odpad není dílem jednoho hříšníka. Znečištění vytváří prakticky každý, kdo do vesmíru vypouští. Historicky nesou největší díl odpovědnosti Spojené státy a Rusko, které během studené války vynesly tisíce objektů. Sovětský svaz měl navíc tendenci nechat vyřazené satelity explodovat místo řízeného deorbitování, což vytvořilo značnou část dodnes obíhajícího odpadu.

V posledních letech se situace dramaticky mění s nástupem komerčních konstelací. Společnosti jako SpaceX nebo OneWeb plánují vypustit desítky tisíc satelitů, aby pokryly planetu vysokorychlostním internetem. Samotný Starlink má v plánu více než 40 000 satelitů. Každá z těchto firem slibuje, že satelity po skončení životnosti bezpečně deorbituje, ale sliby jsou jedna věc, realita druhá.

Problém tkví v absenci závazných mezinárodních pravidel. Vesmírný prostor je podle Smlouvy o kosmickém prostoru z roku 1967 globálním statkem, který nikomu nepatří a je otevřený všem. Znečišťovat ho formálně nesmíte, ale žádný mechanismus vymahatelné odpovědnosti neexistuje. Vytváří se klasická tragédie obecní pastviny: každý jednotlivý aktér má motivaci využívat vesmír co nejvíc, zatímco náklady na znečištění nese celé lidstvo.

Navíc se do hry zapojují i vojenské programy. Několik zemí, včetně Číny, Indie, Ruska a USA, testovalo protisatelitní zbraně. Tyto testy úmyslně ničí satelity na oběžné dráze a vytvářejí tisíce úlomků. Čínský test z roku 2007, při kterém byla zničena vlastní meteorologická družice, vytvořil přes 3000 sledovatelných úlomků, které budou obíhat ještě desítky let.

Co by se vlastně stalo, kdyby Kesslerův syndrom skutečně nastal? Představa je alarmující. Náhlá srážková kaskáda by během několika hodin až dnů zničila většinu aktivních satelitů na postižených orbitech. Šlo by hlavně o nízkou oběžnou dráhu mezi 700 až 1000 kilometry výšky, kde se koncentruje největší množství objektů.

První by přišli o funkci satelity pro pozorování Země. Meteorologové by ztratili schopnost předpovídat bouře a hurikány s dostatečným předstihem. Zemědělci by nemohli monitorovat úrodu. Lesní požáry by zůstaly neodhaleny, dokud by nebylo pozdě.

Následovaly by navigační systémy. GPS, Galileo, GLONASS, všechny by se staly nespolehlivými nebo zcela nefunkčními. Dopravní letadla by musela přejít na starší navigační metody. Lodní přeprava by se zpomalila. Záchranné služby by měly potíže lokalizovat volající. Banky používají GPS signály k časování transakcí, takže finanční systém by čelil chaosu.

Komunikační satelity by znamenaly ztrátu internetového připojení pro odlehlé oblasti. Televize, telefonní hovory, datové přenosy, to vše by bylo narušeno. Vojenské systémy včasného varování před raketovými útoky by oslabily, což by zvýšilo geopolitické napětí.

A pak je tu ještě lidský rozměr. Astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici nebo budoucích lunárních základnách by čelili smrtelnému nebezpečí. Zásobovací mise by se staly extrémně rizikovými nebo nemožnými. Evakuace by mohla být nutná, ale cesta zpět nebezpečná. Nejhorší scénář představuje uvíznutí posádky na oběžné dráze bez možnosti bezpečného návratu.

Někteří vědci hovoří o možné „vesmírné uzamčené éře“ trvající třicet až sto let. Orbit by byl tak zanesený troskami, že jakýkoliv pokus o průnik by představoval sebevraždu. Lidstvo by během jedné generace mohlo ztratit přístup k vesmíru, který budovalo šedesát let.

Nejkritičtější je oblast mezi 700 až 1000 kilometry nad povrchem Země. Zde se koncentruje největší hustota aktivních satelitů i odpadků. Podle některých simulací už tato oblast překročila kritickou masu, kdy i bez dalších vypouštění by mohlo dojít k pozvolnému nárustu srážek.

Reálné incidenty jen potvrzují, že nejde o teoretickou hrozbu. Zmíněná srážka z roku 2009 nebyla ojedinělá. V roce 2021 čínská vesmírná stanice musela dvakrát provést vyhýbací manévry kvůli satelitům Starlink. Téhož roku ruský protisatelitní test roztrhal satelit Kosmos 1408 na více než 1500 kusů, což vyvolalo mezinárodní odsouzení, ale žádné reálné sankce.

Astronomové zaznamenávají rostoucí počet takzvaných konjunkcí, tedy blízkých setkání objektů na oběžné dráze. Denně dochází k desítkám situací, kdy dva objekty proletí kolem sebe ve vzdálenosti menší než kilometr. Při rychlostech, o kterých mluvíme, je to kriticky blízko. Stačí malá nepřesnost v odhadu trajektorie a dojde ke srážce.

Problém se navíc samovolně nezlepší. Orbitální mechanika funguje tak, že úlomky zůstávají na podobných drahách jako jejich původní objekty. To znamená, že koncentrace odpadu v nejfrekventovanějších zónách bude dál narůstat, i kdybychom okamžitě přestali cokoliv vypouštět.

Technologie odklízení kosmického odpadu existují, alespoň teoreticky. Vznikly koncepty od robotických ramen přes síťové nástroje až po laserové systémy. Japonská firma Astroscale už testovala přiblížení k vyřazenému satelitu. Evropská agentura ESA plánuje misi ClearSpace, která by měla v příštích letech fyzicky zachytit a deorbitovat kus odpadu.

Odklízení je ale extrémně drahé a technicky náročné. Každý objekt obíhá jinou rychlostí a trajektorií a přiblížit se, zachytit a bezpečně odvést vyžaduje přesnou navigaci, dostatek paliva a sofistikované vybavení. Navíc hovoříme o milionech objektů. Kdyby každá mise dokázala odstranit jeden kus odpadu, trvalo by to tisíce let a stálo astronomické částky.

Pak je tu problém s malými úlomky. Ty, které jsou příliš malé na sledování, ale dost velké na poškození, jsou prakticky neodstranitelné současnými metodami. Není možné je všechny najít, natož chytit. Představují trvalou hrozbu, proti které neexistuje technické řešení.

Věda tedy může pomoci, ale nemůže být jediným řešením. Technologický optimismus, který tvrdí, že inovace vše vyřeší, ignoruje ekonomickou a politickou realitu. Nikdo nechce platit za úklid, který nenosí zisk. Soukromé firmy mají motivaci vypouštět satelity, ale ne je odklízet. Vlády investují do vojenských a vědeckých programů, ale odmítají vytvářet mezinárodní fondy na údržbu orbitu.

Skutečné řešení musí být politické a systémové. Je třeba mezinárodně závazných pravidel, která by fungovala podobně jako regulace letecké dopravy nebo námořní plavby. Každá vypouštěná družice by měla mít povinný plán deorbitování. Po skončení životnosti musí být bezpečně svedena do atmosféry, kde shoří, nebo přesunuta, kde nikomu nepřekáží.

Zásadní je odpovědnost za škody. Pokud váš satelit nebo jeho úlomky způsobí srážku, musíte nést náklady na nápravu. To by vytvořilo ekonomickou motivaci k prevenci a firmy by investovaly do spolehlivějších systémů, lepšího sledování a aktivního deorbitování. Pojišťovny by dále vyžadovaly bezpečnostní standardy.

Je také potřeba mezinárodní dohled. Vesmírný prostor je globální statek, který vyžaduje globální správu. Navrhovaná Vesmírná dopravní agentura by mohla fungovat jako regulátor, který by koordinoval vypouštění, sledoval objekty a vymáhal pravidla. Bez něčeho takového jsme v situaci divokého západu, kde každý dělá, co chce a nikdo neodpovídá za důsledky.

Bohužel politická vůle k takovým krokům je minimální. Vesmírné mocnosti nechtějí omezit svou svobodu jednání, komerční firmy lobbují proti regulaci a mezinárodní dohody se vyvíjejí pomalu, zatímco problém narůstá rychle. Existuje propast mezi naléhavostí situace a ochotou jednat.

Etická rovina problému je zásadní. Máme právo zničit přístup do vesmíru pro další generace kvůli krátkodobému zisku? Paralelní situace s klimatickou změnou a znečištěním oceánů ukazuje, jak těžké je přimět lidstvo jednat preventivně. Raději čekáme na katastrofu, než bychom změnili chování.

Mezigenerační odpovědnost znamená, že naše rozhodnutí dnes určují možnosti našich dětí a vnuků zítra. Pokud nízkou oběžnou dráhu proměníme v minové pole, budoucí generace budou možná muset počkat celé století, než se orbit přirozeně vyčistí. Ztratí přístup k technologiím, které považujeme za samozřejmé a budou muset začít znovu, s tím rizikem, že opakují naše chyby.

Vesmír by měl být chápán jako společné dědictví lidstva, nikoliv jako skládka. Podobně chráníme přírodní rezervace nebo kulturní památky, měli bychom chránit oběžné dráhy Země. Jde o prostor, který umožňuje vědecký pokrok, komunikaci i pozorování planety. Zničit ho z nedbalosti je nejen hloupé, ale i nemorální.

Zajímavá je otázka, komu vlastně patří odpovědnost. Západní země historicky přispěly ke znečištění nejvíc, ale dnes rychle přidávají i rozvojové ekonomiky. Je spravedlivé požadovat, aby všichni platili stejně? Nebo by bohaté státy měly nést větší náklady, podobně jako v klimatických jednáních?

Okno příležitosti pro nápravu se rychle zavírá. Každý rok přibývá tisíce nových objektů. Každý rok se zvyšuje pravděpodobnost kaskádové srážky. Exponenciální růst znamená, že situace může vypadat zvládnutelná, než náhle přeskočí do nekontrolovatelné fáze. Pokud skutečně chceme zachovat přístup do vesmíru, musíme jednat okamžitě.