Obloha padá. V ohrození sú aj satelity Elona Muska

Ako môže väčšie teplo pri povrchu zeme ovplyvniť satelity, ktoré obiehajú planétu? Oxid uhličitý a ďalšie skleníkové plyny totiž môžu zmeniť zloženie horných vrstiev atmosféry - teda oblasť, kde sa pohybujú satelity na nízkej obežnej dráhe. Konkrétne sa to týka takzvanej termosféry, kde obieha Medzinárodná vesmírna stanica ISS a tiež väčšina satelitov, na ktoré sa moderná ľudská civilizácia spolieha, popisujú vedci podľa ČT24 v štúdii, ktorá vyšla v odbornom žurnáli Nature Sustainability.

Dôsledkom otepľovania a chemických zmien sa atmosféra zmršťuje. Znižujúca sa hustota znižuje odpor atmosféry. A tento menší odpor, ktorý pomáha sťahovať staršie družice a vesmírny odpad na orbite dole, znamená, že tohto odpadu zostane na orbite viac a vydrží tam aj dlhšiu dobu.

Vedci z MIT túto hypotézu skúsili overiť pomocou simulácií; experimenty v praxi by neboli možné. Otestovali vplyv emisií oxidu uhličitého na horné vrstvy atmosféry a dynamiku satelitov na obežnej dráhe. Podľa výsledkov by sa do roku 2100 mohla znížiť „obývateľnosť“ tých najčastejších vrstiev, kde sa družice pohybujú, asi o 50 až 66 percent. „Naše správanie sa vo vzťahu k skleníkovým plynom tu na Zemi v posledných sto rokoch má vplyv na to, ako budeme prevádzkovať družice v nasledujúcich sto rokoch,“ uviedol autor štúdie, Richard Linares.

Krehká rovnováha narušená

Vo fyzike všeobecne platí, že najmenej stabilné, a teda najľahšie ovplyvniteľné sú systémy, ktoré sa nachádzajú na rozhraní nejakých stavov. Platí to aj pre horné vrstvy atmosféry, našťastie tam nie je veľa vplyvov, ktoré by mohli túto rovnováhu narušiť. Respektíve až donedávna tam tieto vplyvy neboli: „Horné vrstvy atmosféry sú v krehkom stave, pretože klimatické zmeny narušili tamojší status quo,“ konštatuje hlavný autor štúdie William Parker.

To je podľa neho iba jeden z vplyvov. Tým druhým je vraj fakt, že na orbite začína byť pomaly nedostatok miesta. „Masívne sa zvyšuje počet vypúšťaných družíc, najmä pre poskytovanie širokopásmového internetu z vesmíru. Pokiaľ nebudeme túto činnosť starostlivo riadiť a pracovať na znížení emisií, môže dôjsť k preplneniu vesmíru, čo povedie k väčšiemu počtu kolízií a úlomkov,“ varuje Parker.

Ako funguje termosféra?

Termosféra funguje, ako by bola živá. V približne jedenásťročnom cykle sa prirodzene zmršťuje a rozpína ​​– riadi sa pri tom slnečnou aktivitou. Na pohľad to vyzerá, ako by planéta dýchala: pri nízkej slnečnej aktivite sa ochladí a zmrští, pri silnej slnečnej aktivite sa naopak zase rozšíri.

Už od konca minulého storočia sa vie, že skleníkové plyny vedia tento cyklus narušiť. Už vtedy prvé, ešte dosť nespoľahlivé modely naznačili, že skleníkové plyny ochladzujú atmosféru. Znie to divne? Áno – a nie. Pomáhajú vyžarovať teplo v nižších výškach, čím ohrievajú povrch Zeme. A toto teplo tam potom zadržiavajú - preto sa používa výraz skleníkový efekt. Lenže o čo teplejšie je „v skleníku“, tým viac energie chýba nad ním: v dôsledku sa teda vyššie vrstvy atmosféry ochladzujú. A termosféra by sa preto mala logicky v reakcii na to zmrštiť, podobne ako pri slabej fáze slnečnej aktivity.

Len nedávno sa podarilo tieto skôr teoretické úvahy potvrdiť. Vďaka tomu, aké veľké množstvo družíc už v kozme je, majú dostatok dát o tom, ako sa tam mení odpor vzduchu. A z dát vyplýva, že sa termosféra naozaj zmršťuje o niečo viac, než len na prirodzený jedenásťročný cyklus slnečného svitu.

Obloha padá

„Obloha doslova padá – lenže rýchlosťou, ktorá sa pohybuje rádovo desaťročia,“ hovorí Parker. „A môžeme to vidieť podľa toho, ako sa mení odpor našich družíc.“ Tím MIT zaujímalo, ako táto reakcia ovplyvní počet družíc, ktoré môžu bezpečne operovať na obežnej dráhe Zeme. V súčasnej dobe sa na nízkej obežnej dráhe, ktorá označuje oblasť vesmíru do vzdialenosti asi dvoch tisíc kilometrov od zemského povrchu, pohybuje viac ako 10 tisíc družíc.

Ide o satelity, ktoré ľudstvu umožňujú žiť v bezpečí: poskytujú mu internet, komunikáciu, navigáciu, predpovede počasia a taktiež bezhotovostné presuny kapitálu po planéte. „Za posledných päť rokov bolo vypustených viac družíc ako za predchádzajúcich šesťdesiat rokov dohromady,“ vysvetľuje Parker. „Jednou z kľúčových vecí, ktoré sa snažíme pochopiť, je, či je cesta, ktorou sa dnes uberáme, udržateľná.“

Podľa novej štúdie nie je. Ak budú emisie stúpať ako doteraz, tak do konca tohto storočia by sa počet družíc bezpečne umiestnených vo výškach 200 a 1000 kilometrov mohol znížiť o spomínaných až 66 percent v porovnaní so scenárom, v ktorom by emisie zostali na úrovni roku 2000. Ak by bola kapacita družíc prekročená, a to aj v lokálnom regióne, vedci predpovedajú, že by tam došlo k nestabilite, ktorá by zrejme skončila kaskádou zrážok. Kolízií by teda bolo toľko, že by sa na orbite nahromadilo mnoho odpadu, ktorý by spôsoboval ďalšie zrážky – až by sa vytvoril priestor, kde by skrátka satelity nemohli fungovať bezpečne.

Táto hrozba je najväčšia pre takzvané megakonštelácie satelitov. Ide o tie systémy, ktoré majú stovky až tisíce družíc, ktoré sú na podobných dráhach a sú vypúšťané podobne. V súčasnej dobe je najväčším takýmto systémom Starlink miliardára Elona Muska.

„Spoliehame sa na to, že atmosféra uprace naše odpadky. Ale pokiaľ sa atmosféra mení, zmení sa aj prostredie pre odpadky,“ dodáva Parker. „Ukazujeme, že dlhodobý výhľad pre orbitálny odpad je kriticky závislý od obmedzenia našich emisií skleníkových plynov,“ uzatvára.