Rozhovor s Igorom Bakarasom z Roscosmosu. Inštitút má na starosti aj automatizovaný výstražný systém pred nebezpečnými situáciami v kozmickom priestore (ASPOS OKP), pomocou ktorého Ruská federácia monitorovala obiehanie druhej etapy čínskej nosnej rakety Long March-5B (Changzheng-5B, CZ-5B). Igor Bakaras, vedúci Informačného a analytického centra TsNIIMash, porozprával o tom, koľko objektov sleduje, koľko objektov komických trosiek sa nachádza na obežných dráhach Zeme a či už predstavujú hrozbu pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu a satelity .
- Čo je to vesmírny odpad? Koľko z týchto objektov je podľa ruských odhadov na obežnej dráhe?
- Najskôr je potrebné uviesť definíciu toho, čo je „vesmírny odpad“. Tento výraz zvyčajne znamená všetky umelé objekty a ich fragmenty vo vesmíre, ktoré sú už chybné, nefungujú a už nikdy nebudú schopné slúžiť žiadnym užitočným účelom, ale ktoré sú nebezpečným faktorom ovplyvňujúcim kozmické lode, najmä kozmické lode s posádkou. V niektorých prípadoch môžu objekty vesmírneho odpadu predstavovať priamu hrozbu pre Zem - s ich nekontrolovaným pohybom, neúplným spaľovaním pri prechode hustými vrstvami atmosféry a padaním odpadu na sídla, priemyselné zariadenia a dopravné komunikácie.
Podľa rôznych odhadov je v súčasnosti na obežných dráhach blízko Zeme asi 7 000 ton vesmírneho odpadu a 3 000 ton aktívnych kozmických lodí (vrátane Medzinárodnej vesmírnej stanice).
Na základe štatistických odhadov sa dospelo k záveru, že celkový počet predmetov tohto druhu (s veľkosťou viac ako 1 cm) je dosť neistý a môže dosiahnuť státisíce až milión. Z nich je iba malá časť (menej ako 5%) detegovaná, sledovaná a katalogizovaná pozemným radarom a optickými prostriedkami.
(Pozn. prekladateľky: Interaktívna mapa objektov okolo Zeme http://astria.tacc.utexas.edu/AstriaGraph/ Pre zobrazenie odpadu zaškrtnite políčko Show debris)
- Kde sa nachádza najviac vesmírneho odpadu?
- Najodpadovejšou oblasťou je oblasť s nízkou obežnou dráhou v blízkosti pozemského vesmíru s nadmorskou výškou do 2 000 km, ktorá sa najčastejšie používa na prevádzku kozmických lodí. V tejto oblasti v súčasnosti existuje viac ako 3 000 funkčných kozmických lodí a asi 14 000 objektov vesmírneho odpadu väčších ako 10 cm. V oblasti stredne vysokých dráh s nadmorskou výškou asi 20 000 km operuje asi 150 kozmických lodí, pričom viac ako 500 vesmírnych objektov predstavuje pre ne nebezpečenstvo. V oblasti geostacionárnych a vysoko eliptických dráh sa nachádza viac ako 600 prevádzkových kozmických lodí a celkovo viac ako 1 500 objektov vesmírneho odpadu.
Celkový počet objektov väčších ako 10 cm nachádzajúcich sa v blízkosti pozemského priestoru a monitorovaných automatizovaným výstražným systémom pred nebezpečnými situáciami v blízkom zemskom priestore (ASPOS OKP) presahuje 24 500, z toho je asi 18 300 objektov vesmírneho odpadu, čo je asi 75% z celkového počtu pozorovaných vesmírnych objektov.
- Hlavná časť odpadu sú vesmírne lode alebo raketové stupne? Možno existuje percento?
- Prevažnú časť vesmírneho odpadu tvoria kozmické lode, ktoré prestali fungovať (približne 2 800 alebo 15% z celkového počtu), horné stupne a posledné stupne nosných rakiet (približne 2 300 alebo 13%), fragmenty kozmických lodí, horné stupne, posledné stupne nosičov rakiet a ovládacích prvkov vrátane skrutiek, matíc atď. (približne 13 000, alebo 72%).
Počet aktívnych kozmických lodí v blízkozemskom vesmíre je asi 3 900. Okrem toho je potrebné mať na pamäti, že výrazný nárast v posledných rokoch bol spôsobený vypustením veľkých súhvezdí satelitov na obežné dráhy nízkej Zeme, ako sú napríklad Starlink (USA; viac ako 1 000 kozmických lodí); OneWeb (Spojené kráľovstvo; viac ako 100 kozmických lodí).
- Očakáva sa v blízkej budúcnosti výstavba nových pozemných staníc na monitorovanie vesmírneho odpadu v Rusku a v zahraničí? V ktorých regiónoch?
- Dnes plány rozvoja ASPOS OKP do roku 2025 predpokladajú vývoj, vytvorenie a nasadenie štyroch moderných pozemných optoelektronických pozorovacích stanovíšť na území Ruskej federácie aj v zahraničí. V rámci týchto pozorovacích bodov bude na sledovanie vesmíru blízko Zeme použitých asi 20 ďalekohľadov rôznych veľkostí. Polohy pozemných pozorovacích bodov sa určia po vykonaní vhodného modelovania a určení najpriaznivejších podmienok z hľadiska astroklimatického počasia a dostupnosti potrebnej infraštruktúry.
- Do roku 2025 sa plánuje v rámci programu ASPOS OKP použiť 65 ďalekohľadov. Budú sa nejako inovovať ďalekohľady?
- V súčasnosti je v ASPOS OKP v prevádzke 36 ďalekohľadov na rôzne účely ako súčasť desiatich pozemných komplexov nachádzajúcich sa na území Ruskej federácie, Arménska a Brazílie. Ako už bolo uvedené, predpokladá sa dodatočné uvedenie do prevádzky približne 20 až 25 nových ďalekohľadov. Celkovým počtom teda bude asi 60 špecializovaných ďalekohľadov obsahujúcich 14 optoelektronických komplexov.
Pokiaľ hovoríme o modernizácii, nebude to mať priamy vplyv na dizajn ďalekohľadov. Nové výrobky sa vyrábajú podľa existujúcej dokumentácie. Novinka spočíva v inštalácii fotodetektorov na teleskopy, vyrobených na základe moderných vysoko citlivých senzorov. Takéto nahradenie výrazne zvýši zdroje, spoľahlivosť a produktivitu komplexov a zlepší presnosť meraní súradníc vesmírnych objektov. Dalekohľady v prevádzke budú vybavené aj novými foto detektormi. Pre prácu s novými fotodetektormi bude potrebné dodatočne modernizovať výpočtové systémy prechodom na moderné vysoko výkonné počítače.
- V blízkej budúcnosti niekoľko krajín plánuje vypustiť veľké súhvezdia satelitov na nízke obežné dráhy Zeme. Bude to prekážať pozorovaniu vesmírneho odpadu?
V poslednej dobe niekoľko komerčných spoločností aktívne nasadilo telekomunikačné vesmírne systémy v oblasti s nízkou obežnou dráhou vesmíru, ktorú tvorilo niekoľko tisíc kozmických lodí s hmotnosťou od 100 do 300 kg.
Ak sa tieto projekty zrealizujú, situácia s technogénnou saturáciou tejto dôležitej prevádzkovej oblasti sa výrazne skomplikuje. To spôsobí nielen prudký nárast počtu prevádzkovaných kozmických lodí v priestore blízkom Zemi, ale môže tiež viesť k znateľnému zvýšeniu počtu zrážok vesmírnych objektov v uvažovanej oblasti, čo vyvolá tvorbu nového vesmírneho odpadu, veľkého aj malého. Prirodzene, s takýmto vývojom udalostí bude potrebné získať technické zdroje na získanie a spracovanie informácií o meraní.
- Koľko pravdepodobností kolízie na obežnej dráhe sa hlási denne? Ako často musíte meniť dráhy družíc, aby ste ich zachránili pred zrážkou s vesmírnym odpadom?
- Z APSS OKP je denne prijímaných od troch do desiatich správ o výskyte nebezpečných stretnutí chránených satelitov ruskej konštelácie s potenciálne nebezpečnými vesmírnymi objektmi. Napriek tomu sa obežné dráhy družíc musia meniť pomerne zriedka, ale v prípade vysokej pravdepodobnosti kolízie prevádzkovaných kozmických lodí s objektmi vesmírnych trosiek je možné ich obežnú dráhu upraviť. Malo by sa však chápať, že nie všetky kozmické lode majú schopnosť meniť svoju obežnú dráhu kvôli konštrukčným vlastnostiam a dostupnosti potrebného zdroja paliva na manévrovanie a pokračovanie v ďalšom riešení svojich cieľových úloh.
Ako príklad situácie, kedy bolo potrebné zmeniť obežnú dráhu kozmickej lode kvôli prijatej správe o pravdepodobnosti kolízie, môžeme uviesť opravu dráhy ISS 23. septembra minulého roku. Kvôli vysokej pravdepodobnosti narušenia normálnej prevádzky v dôsledku možnej kolízie s fragmentom zničenia operačného prvku japonskej rakety N-2A bola orbitálna dráha ISS opravená. V dôsledku tohto manévru sa nadmorská výška stanice zvýšila asi o 500 m. Celkovo v roku 2020 ISS vykonala dva manévre na zabránenie kolízii s nebezpečnými vesmírnymi troskami.
- Existujú ukazovatele toho, koľko nebezpečných stretnutí sa ročne stane priemerne? Koľko to bolo minulý rok? A v roku 2021 boli také prípady?
- V systéme ASPOS OKP sa výpočty vykonávajú každý deň s cieľom identifikovať nebezpečné stretnutia s chránenými kozmickými loďami. V priemere je ročne zaznamenaných asi 4500 takýchto nebezpečných situácií. V roku 2020 bolo zaznamenaných 220 nebezpečných stretnutí s ISS a viac ako 4 000 s domácimi kozmickými loďami. V roku 2021 neboli obežné dráhy sondy upravované.
- Minulý rok vyšlo najavo, že špecialisti Hlavného centra pre vesmírne spravodajstvo o situácii vo vesmíre stále sledujú vrece, ktoré astronautka NASA Heidemarie Stephanishen-Piper stratila pred takmer 12 rokmi počas vesmírneho výstupu. Sú také predmety nebezpečné pre satelity a ISS? Horia veci, ktoré vyleteli do vesmíru počas EVA, v atmosfére alebo sa naopak zmenili na vesmírny odpad? Čelí od nich tiež hrozba?
- Je možné, že špecialisti Hlavného centra pre vesmírne spravodajstvo o situácii vo vesmíre stále sledujú tento vak, ako aj ďalšie objekty, ktoré stratili astronauti počas svojej práce v otvorenom vesmíre na ISS, pretože tento prípad nie je jediným. Takéto situácie sa stávajú pravidelne. Všetky stratené objekty sú detegované a zadávané do databázy hlavného informačného a analytického centra ASPOS OKP pre ďalšiu kontrolu a predpovedanie ich letu vo vesmíre.
Spočiatku sa všetky veci, ktoré leteli do vesmíru, zmenia na vesmírne trosky a až po chvíli ukončia svoju balistickú existenciu a zhoria v zemskej atmosfére.
Takéto objekty tiež predstavujú hrozbu pre ISS a ďalšie kozmické lode, ako aj pre akýkoľvek objekt vesmírneho odpadu, ktorého obežná dráha sa môže pretínať s obežnými dráhami kozmickej lode. Toto nebezpečenstvo pre ISS je pomerne malé a existuje iba v počiatočnej fáze, v budúcnosti také objekty spadnú pod obežnú dráhu ISS a nebudú pre ňu predstavovať hrozbu.
- Aká je situácia so Spectr-R teraz? Zmenila sa jej dráha za dva roky? Existujú nejaké výpočty, kedy padne na Zem?
- V súčasnosti sa kozmická loď Spektr-R nachádza na obežnej dráhe Zeme s nadmorskou výškou 300 000 km pri apogee a 70 000 km pri perigeu. Za posledné dva roky sa jej dráha výrazne nezmenila. Vzhľadom na svoju výšku podľa najkonzervatívnejších odhadov tento objekt zostane vo vesmíre veľmi dlho.
Ako príklad môžeme uviesť približný čas pádu vesmírneho objektu na Zem v závislosti od výšky obežnej dráhy nad zemským povrchom:
- 500 km - až 25 rokov;
- 800 km - od 100 do 150 rokov;
- 1 200 km - asi 2 000 rokov;
- 36 000 km - tisícročia.
- Vyvíjate kozmickú loď s vysoko citlivým prístrojovým vybavením pre systém Mliečnej dráhy? Bol sformovaný koncept systému?
- Pokiaľ ide o vývoj kozmickej lode pre systém Mliečna dráha, v súčasnosti sa vykonáva predbežné modelovanie podmienok viditeľnosti pozorovaných objektov, ako aj zloženie nízko obežnej konštelácie špecializovaných kozmických lodí monitorujúcich vesmírne trosky.
Špecialisti TsNIIMash uskutočnili predbežné preskúmanie vzhľadu a technických charakteristík optoelektronického pozorovacieho zariadenia. V ďalších prácach sa bude pokračovať po dokončení formovania a schválenia koncepcie vytvorenia systému informačnej a analytickej podpory pre bezpečnosť vesmírnych aktivít v blízkozemskom vesmíre "Mliečna dráha". Tento rok sa plánuje obhájiť tento koncept v štátnej korporácii Roscosmos.
