Okolo Zeme obiehajú nielen funkčné satelity, ale aj tony vesmírneho odpadu, ktorý ohrozuje ďalšie misie. Aké náročné je zachytiť nefunkčné telesá na orbite a premeniť ich na surovinu pre nové kozmické konštrukcie, porozprával počas Noci vedy MAREK GEBURA z Ústavu materiálov a mechaniky strojov SAV, ktorý sa podieľa na vývoji riešení pre vesmírnu cirkulárnu ekonomiku.
Keď hovoríme o vesmírnom odpade, čo všetko dnes obieha okolo Zeme okrem funkčných satelitov?
Ak chceme niečo dostať na obežnú dráhu, musíme použiť raketu. Prvý stupeň rakety, teda jej spodná časť, ktorá pri štarte udáva základnú rýchlosť a výšku rakety, väčšinou spadne do mora. Výnimkou sú systémy SpaceX a v súčasnosti je už aj v Európe a Ázii snaha o nové vynášacie systémy s možnosťou opätovného použitia. Druhý stupeň rakety vynáša satelit na orbitu. Až na malé výnimky, napríklad Starship od SpaceX, ostáva táto časť vo vesmíre a vzniká prvotný odpad.
Pri uvoľňovaní satelitov sa oddeľujú aj časti kapoty, čo vytvára ďalší odpad. Aby sme si to vedeli lepšie predstaviť, druhý stupeň typickej rakety má priemer približne päť metrov a kapota môže mať až 11 metrov. Ide o tony odpadu, ktoré nám obiehajú po eliptických dráhach a čakajú, kedy do nich niečo vrazí.
Najväčší podiel odpadu však predstavujú samotné satelity, ktoré jedného dňa prestanú fungovať a ostávajú vo vesmíre. Tie sa môžu časom začať rozpadávať na menšie úlomky alebo, čo je ešte horšie, môžu sa zraziť vo vysokej rýchlosti a rozbiť na veľmi malé fragmenty, ktoré sú zo Zeme ťažko sledovateľné, niektoré dokonca vôbec. Práve tie predstavujú reálny problém pre malý podiel funkčných satelitov, ktoré na obežnej dráhe máme. Musia sa im vedieť vyhnúť, inak by im hrozila zrážka, strata funkcionality a ďalšie fragmenty. To isté platí pre vesmírne stanice.
„Ide o tony odpadu, ktoré nám obiehajú po eliptických dráhach a čakajú, kedy do nich niečo vrazí.“
Ako často v súčasnosti dochádza k zrážkam vesmírneho odpadu s funkčnými satelitmi?
Doteraz sú známe dve zrážky. Tá najznámejšia je z roku 2009, keď sa zrazil nefunkčný ruský vojenský satelit Kosmos 2251 s aktívnym americkým komerčným satelitom Iridium 33. Jeden z nich bol teda nefunkčný a druhý sa nedal riadiť. Doteraz nám po orbite lietajú mračná odpadu z tejto zrážky, ktorej sa nedalo zabrániť.
Hrozí, že by mohol vesmírny odpad dopadnúť na Zem?
Malé úlomky zhoria v atmosfére, ale problém predstavuje väčší odpad. Na Zemi už boli nájdené nádrže na palivo a pod. Slovenská firma Astros Solutions, ktorá sa zameriava na vesmírnu bezpečnosť, udržateľnosť a optické pozorovanie vesmíru, bola nedávno na veľmi zaujímavej misii, keď z lietadla pozorovali rozpad takéhoto satelitu. Ide totiž o ťažko predikovateľnú aktivitu.
Vyvíjate revolučné technológie na odstraňovanie a recykláciu vesmírneho odpadu. Prečo je také náročné odstrániť nefunkčný satelit alebo kus odpadu z vesmíru?
Keď dostanete úlohu vytvoriť satelit na nejakú misiu, už to je komplikované. Musíte rátať s extrémnym prostredím, ako sú výkyvy teplôt, radiácia… Takisto manévrovať teleso vo vesmíre nie je úplne jednoduché, fyzika vo vesmíre nie je pre nás ľudí úplne intuitívna.
Druhý level prichádza, keď je potrebné realizovať tzv. operácie v tesnej blízkosti na orbite. Satelit sa vtedy snaží priblížiť k druhému objektu, pričom musí mať nastavené všetky pohybové parametre a na to potrebuje dobrý riadiaci systém. Zároveň musí mať aj schopnosť snímať polohu druhého objektu a mnohé z týchto snímačov, ktoré sa už začínajú používať napríklad v autách na určovanie vzdialenosti, ešte nie sú na takej úrovni, aby sa mohli bežne používať vo vesmíre.
Následne prichádzame k tomu, že ak náprotivná strana spolupracuje, prípadne má rozhranie, ktorého sa možno chytiť, vtedy je to ešte celkom dobre uskutočniteľné. No pokiaľ ide o objekt, ktorý vôbec nebol pripravený na to, že ho niekto môže zachytiť, a zároveň nemá schopnosť komunikácie, to je to najkomplikovanejšie, čo sa môže stať. Zo Zeme totiž nie sme zatiaľ schopní pozorovať, v akom stave sa daný objekt nachádza. Aj satelit to zistí až vtedy, keď príde k telesu.
„V rámci európskych projektov už boli testované technológie ako chytanie cez sieť alebo pomocou harpúny.“
Existujú už systémy alebo mechanizmy, ktoré dokážu tento odpad z vesmíru odpratať?
Zatiaľ sa robili iba opravy a aj tie sa dajú narátať maximálne na prstoch dvoch rúk. Väčšina z nich sa uskutočnila ešte za čias raketoplánov a s pomocou ľudí. Neskôr mala NASA zopár autonómnejších misií s cieľom servisovať satelit na geostacionárnej orbite, ale nerobí sa to vôbec bežne. Momentálne je väčšina týchto technológií len v štádiu konceptov a prototypov a nedostali sme sa ešte ani do demonštračných misií. V rámci európskych projektov už však boli testované technológie ako chytanie cez sieť alebo pomocou harpúny. Bohužiaľ sa v tom zatiaľ ďalej nepokračovalo.
Na začiatku vesmírneho výskumu sa síce asi veľmi nerátalo s tým, že jedného dňa bude potrebné vesmír upratať, no zdá sa, že tento výskum spojený s udržateľnosťou vesmírneho odpadu je momentálne na tepe doby a má budúcnosť.
Áno, pretože tieto problémy už začína cítiť aj biznis a to je presne bod, keď začne dávať táto práca zmysel. Doteraz bolo hľadanie riešenia skôr akademické, no keď došlo k spomínaným zrážkam, všetci trochu spozorneli, ale ešte stále ich to v topánke natoľko netlačilo. Až teraz, keď satelitov začína pribúdať a aj Európska vesmírna agentúra sa snaží v tomto robiť osvetu, prichádza obdobie 10 – 20 rokov, keď má zmysel s výskumom začať a dotiahnuť ho do konca.
Za akých okolností by sa raz mohli staré satelity opravovať priamo vo vesmíre alebo stať sa surovinou pre nové kozmické konštrukcie? Ako by takáto cirkulárna ekonomika vo vesmíre fungovala?
Toto všetko je ešte stále iba na začiatku. Najskôr musíme vyriešiť uchytávanie a musíme nájsť spôsob, ako uchytávanie pretaviť do technológie, ktorá nám bude prinášať zdroje na vývoj ďalších technológií. Samotná recyklácia ešte nie je na programe dňa ani v Európskej vesmírnej agentúre. Stále nám prízvukujú, že na to je ešte čas. My sa už však snažíme zapájať do všetkých projektov.
Už tretí raz sme podávali projekt cez schému EIC Pathfinder, kde náš ústav stmelil veľké európske konzorcium, pričom už dvakrát sme mali veľmi dobré hodnotenie, no nezmestili sme sa do rozpočtu. Vytvorili sme však konzorcium firiem, ktoré to dokáže ako celok. Jednou z firiem je Astroscale. Ide o firmu, ktorá operuje vlastné satelity a ktorá sa ako prvá na svete snažila uchytiť niečo nekooperatívne na orbite a pred pár mesiacmi bola schopná z blízkosti približne 50 metrov urobiť inšpekciu druhého stupňa japonskej nosnej rakety. Máme tam tiež poľskú firmu PIAP Space vyvíjajúcu robotické ramená na použitie na orbite alebo rodinnú firmu z Lotyšska zaoberajúcu sa recykláciou ťažko spracovateľného materiálu.
A ja dúfam, že o dva-tri roky budeme súčasťou riešenia, akým spôsobom táto recyklácia bude fungovať a čo vlastne bude znamenať. Náš systém je navrhnutý tak, že budeme vedieť odpad najskôr uchytiť, rozrezať elektrónovým lúčom, rozobrať a vedieť ho separovať. A následne tým istým elektrónovým delom na rezanie jednotlivé kúsky pospájať zváraním, aby sme z toho vedeli poskladať napríklad robotickú výrobnú stanicu.
Stanislava Longauerová
Foto: Katarína Gáliková
Časopis Akadémia 5/2026