Článek
Vesmír už není prázdné místo
V dobách prvních vesmírných misí, kdy se na oběžnou dráhu Země dostalo jen několik málo objektů, byl vesmír nahoře nad našimi hlavami v podstatě prázdný. Dnes je situace dramaticky odlišná. Oběžná dráha Země, zejména nízká oběžná dráha (LEO – Low Earth Orbit, typicky do výšky 2000 km), kde obíhá většina satelitů, je domovem pro tisíce aktivních družic. K nim se přidávají desítky tisíc kusů tzv. kosmického smetí – nefunkčních satelitů, posledních stupňů raket, úlomků z explozí nebo srážek.
Rozvoj technologií a klesající náklady na vynesení nákladu do vesmíru vedly k prudkému nárůstu počtu vypouštěných satelitů v posledních letech. Nejvýraznějším příkladem jsou obrovské konstelace pro poskytování globálního internetu, jako je Starlink společnosti SpaceX, ale i mnoho dalších firem a států buduje své vlastní sítě tisíců satelitů. Tento trend bude v nadcházejících letech pokračovat a počet objektů na oběžné dráze se exponenciálně zvýší.
Nebezpečí z nebe: Kosmické smetí a riziko srážek
Každý objekt obíhající Zemi se pohybuje obrovskou rychlostí – na nízké oběžné dráze to může být kolem 27 000 km/h. Při takových rychlostech i malý úlomek kosmického smetí může způsobit katastrofální škody na funkčním satelitu nebo dokonce na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Srážka dvou větších objektů, jako jsou dva nefunkční satelity, by vedla ke vzniku tisíců nových, menších, ale stále nebezpečných úlomků, které by se rozptýlily po oběžné dráze a zvýšily riziko dalších srážek.
Tento scénář, kdy řetězová reakce srážek vede k vytvoření pásu smetí, který by znemožnil nebo vážně zkomplikoval využívání určitých oběžných drah, je známý jako Kesslerův syndrom, pojmenovaný podle vědce Donalda Kesslera, který ho popsal v 70. letech. Ačkoliv nejsme v bodě neúprosného Kesslerova syndromu, riziko se s rostoucím počtem objektů neustále zvyšuje.
Srážky nejsou jen teoretické riziko. V roce 2009 se srazil funkční satelit Iridium s nefunkčním ruským vojenským satelitem Kosmos-2251. Tato událost vytvořila tisíce kusů nového smetí a jasně ukázala potřebu řešit problém kosmického smetí. Další incidenty, jako je ruský test protisatelitní zbraně v roce 2021, který zničil starý satelit a vytvořil obrovské množství smetí, jen podtrhují naléhavost situace.
Proč potřebujeme "vesmírné řízení letového provozu"?
Stejně jako máme na Zemi systémy pro řízení letového provozu, které zajišťují, aby se letadla ve vzduchu nesrazila a bezpečně přistávala, stává se nezbytným zavést podobné mechanismy i pro vesmírný provoz. Cílem vesmírného řízení provozu (STM – Space Traffic Management) je sledovat všechny objekty na oběžné dráze – jak aktivní satelity, tak kosmické smetí – předvídat potenciální srážky a poskytovat informace a doporučení provozovatelům satelitů, aby se těmto srážkám vyhnuli.
Úkoly STM zahrnují:
- Sledování a katalogizace objektů: Neustálé monitorování polohy a dráhy všech známých objektů na oběžné dráze, včetně nových úlomků.
- Předpovídání drah: Vypočítávání budoucích drah objektů a identifikace potenciálně nebezpečných přiblížení.
- Upozornění na srážky: Včasné varování provozovatelů satelitů před hrozící srážkou.
- Koordinace vyhýbacích manévrů: Poskytování doporučení, jaké manévry by satelity měly provést, aby se srážce vyhnuly, a zajištění, aby tyto manévry samy nevytvořily nové riziko srážky s jiným objektem.
- Správa oběžných drah: Potenciálně i přidělování a správa specifických oběžných drah nebo "koridorů", aby se minimalizovalo riziko přetížení a srážek v nejvyužívanějších oblastech.
- Deorbitace a odstraňování smetí: Podpora a koordinace snah o bezpečné odstranění starých satelitů z oběžné dráhy na konci jejich životnosti (buď řízeným zánikem v atmosféře, nebo přesunem na tzv. "hřbitovní dráhu") a případně aktivní odstraňování existujícího smetí.
V současnosti neexistuje jednotný, mezinárodně závazný systém STM. Různé země a organizace mají své vlastní sledovací kapacity a vydávají varování, ale chybí jednotná pravidla a globální koordinace. To je hlavní výzva, protože vesmírné objekty nerespektují státní hranice.
Čína vstupuje na scénu: Plány na vlastní systém STM
Čína se v posledních desetiletích stala jednou z předních vesmírných velmocí. Má ambiciózní vesmírný program zahrnující lety s posádkou, výzkum Měsíce a Marsu, výstavbu vlastní vesmírné stanice (Tiangong) a masivní rozvoj satelitních technologií a konstelací (například pro komunikaci, navigaci a dálkový průzkum Země). S tímto rostoucím využíváním vesmíru si je Čína dobře vědoma problémů spojených s narůstajícím vesmírným provozem a smetím.
V reakci na tuto situaci se objevují zprávy a náznaky, že Čína plánuje vybudovat svůj vlastní komplexní systém pro řízení vesmírného provozu. Tento systém by měl sloužit k monitorování a správě čínských vesmírných aktiv, ale s ohledem na povahu problému kosmického smetí a srážek je pravděpodobné, že by měl potenciál interagovat i s mezinárodními systémy, pokud by taková spolupráce v budoucnu vznikla.
Konkrétní detaily čínského plánu nejsou vždy plně transparentní, ale obecně se očekává, že by takový systém zahrnoval:
- Rozšířené sledovací kapacity: Investice do sítě pozemních radarů a optických teleskopů, stejně jako vesmírných sledovacích satelitů, pro přesné určení drah a poloh co největšího počtu objektů na oběžné dráze. Čína již disponuje značnými sledovacími schopnostmi, ale pro komplexní STM systém by je musela dále rozšířit a integrovat.
- Vývoj sofistikovaného softwaru: Vytvoření pokročilých algoritmů pro zpracování obrovského množství dat ze sledovacích systémů, předpovídání drah objektů a výpočet rizika srážek.
- Komunikační infrastruktura: Vybudování spolehlivých komunikačních kanálů pro výměnu informací mezi systémem STM, pozemním řídícími středisky a samotnými satelity, aby bylo možné včas reagovat na potenciální hrozby.
- Možné kapacity pro odstraňování smetí: Ačkoliv primárním cílem STM je předcházet srážkám, dlouhodobé řešení problému kosmického smetí bude vyžadovat i jeho aktivní odstraňování. Čína, stejně jako jiné vesmírné mocnosti, zkoumá a vyvíjí technologie pro aktivní odstraňování smetí, jako jsou satelity s robotickými pažemi, sítěmi nebo lasery. Tyto kapacity by mohly být integrovány do budoucího STM systému.
Motivace Číny k vybudování takového systému jsou mnohostranné. Zaprvé, je to v jejím vlastním zájmu chránit své stále rostoucí a cennější vesmírné prostředky. Srážka s kosmickým smetím by mohla zničit drahý satelit a narušit poskytování důležitých služeb. Zadruhé, ambiciózní vesmírný program vyžaduje bezpečný přístup k oběžné dráze a možnost jejího udržitelného využívání. Nekontrolovaný nárůst smetí by mohl budoucí mise ohrozit. Zatřetí, vybudování komplexního STM systému posiluje postavení Číny jako přední vesmírné velmoci a potenciálního hráče v budoucí mezinárodní správě vesmírného provozu.
Globální výzva vyžaduje globální spolupráci
Ačkoliv plány Číny na vlastní STM systém představují významný krok, problém kosmického smetí a řízení vesmírného provozu je ze své podstaty globální. Objekt vypuštěný jednou zemí může potenciálně ohrozit satelit jiné země. Úlomky z jedné srážky se rozptýlí po oběžné dráze a stanou se rizikem pro všechny.
Proto je klíčové, aby snahy o zavedení STM vedly k větší mezinárodní spolupráci a koordinaci. Ideální by bylo vytvoření jednotného, mezinárodně uznávaného rámce pro řízení vesmírného provozu, který by zahrnoval sdílení dat, společná pravidla pro vyhýbací manévry a standardy pro snižování tvorby nového smetí (například pravidla pro deorbitaci satelitů po skončení jejich životnosti).
V současnosti existují snahy o rozvoj takových mezinárodních rámců pod hlavičkou organizací jako je OSN (konkrétně Výbor OSN pro mírové využívání kosmického prostoru – COPUOS) nebo neformálních skupin zemí s vesmírnými programy. Tyto diskuze jsou však složité, protože se dotýkají otázek národní bezpečnosti, komerčních zájmů a rozdílných přístupů k regulaci.
Plány Číny na vybudování robustního národního systému STM by mohly být buď krokem směrem k budoucí mezinárodní integraci a spolupráci, nebo by mohly představovat rozvoj paralelního systému. Budoucí vývoj bude záviset na geopolitických faktorech a ochotě hlavních vesmírných hráčů spolupracovat na společném řešení.
Technologické výzvy
Vybudování a provoz efektivního STM systému je obrovská technologická výzva. Sledování desítek tisíc (a brzy i stovek tisíc) objektů velikosti od několika centimetrů výše s dostatečnou přesností pro předpovídání srážek je mimořádně náročné. Objekty na oběžné dráze jsou ovlivňovány mnoha faktory, včetně gravitačního působení Země, Měsíce a Slunce, atmosférického odporu (i velmi řídká atmosféra ve výšce stovek kilometrů má vliv, zejména na větší a méně hmotné objekty) a tlaku slunečního záření. Přesné modelování a předpovídání jejich drah vyžaduje komplexní výpočty a neustálé aktualizace dat.
Navíc s rostoucím počtem satelitů a konstelací bude výpočet rizika srážek a plánování vyhýbacích manévrů stále složitější. Bude nutné koordinovat pohyby mnoha satelitů tak, aby se vyhnuly nejen smetí, ale i sobě navzájem. To si vyžádá pokročilé systémy umělé inteligence a automatizace.
Udržitelná budoucnost ve vesmíru
Problém vesmírného smetí a nutnost řízení vesmírného provozu již nejsou okrajová témata pro vědce a inženýry. Stávají se klíčovou výzvou pro pokračující udržitelné využívání vesmíru pro celou planetu. Satelity poskytují nespočet kriticky důležitých služeb, na kterých závisí moderní společnost – od navigace (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou – čínský systém) a komunikace (internet, telefonie, televize) po sledování počasí, monitorování klimatu, vědecký výzkum a bezpečnostní aplikace. Pokud bychom ztratili schopnost bezpečně využívat oběžnou dráhu kvůli přetížení a smetí, mělo by to vážné dopady na náš každodenní život a vědecký pokrok.
Plány Číny na vybudování svého STM systému jsou důkazem, že hlavní vesmírné mocnosti si naléhavost situace uvědomují a jsou připraveny investovat značné prostředky do řešení. Ačkoliv detaily a budoucí mezinárodní spolupráce zůstávají otevřené, samotný fakt, že země s tak rozsáhlým vesmírným programem přistupuje k této výzvě, je pozitivním signálem.
Budoucnost vesmírného provozu bude pravděpodobně zahrnovat kombinaci národních systémů STM, vzájemné sdílení dat a postupné vytváření mezinárodních pravidel a standardů. Řešení problému kosmického smetí a zajištění bezpečného přístupu k vesmíru vyžaduje společné úsilí všech aktérů na vesmírné scéně – vládních agentur, soukromých společností i mezinárodních organizací.
Závěr
Éra, kdy byl vesmír v podstatě nekonečným prázdným prostorem, je dávno pryč. Dnes je oběžná dráha Země cenným, ale stále více přetíženým zdrojem. Narůstající počet satelitů a kumulace kosmického smetí představují vážné riziko pro všechny současné i budoucí vesmírné aktivity. Zavedení efektivních systémů řízení vesmírného provozu není jen otázkou pohodlí, ale nezbytnosti pro zajištění udržitelného využívání vesmíru.
Plány Číny na vybudování komplexního národního systému pro správu vesmírného provozu podtrhují globální význam této problematiky a ukazují odhodlání jedné z klíčových vesmírných mocností přispět k řešení. Ačkoliv výzvy spojené s mezinárodní koordinací a technologickou složitostí jsou značné, je jasné, že bez zodpovědného řízení provozu se vesmírný prostor může stát příliš nebezpečným pro další průzkum a využívání. Budoucí bezpečnost a udržitelnost aktivit ve vesmíru závisí na tom, jak úspěšně dokážeme zavést pravidla a systémy, které promění současný rostoucí chaos v bezpečný a řízený provoz.
