Praktické řešení problému kosmického smetí

Na oběžné dráze Země se nachází přibližně 35 000 sledovaných objektů lidského původu. Pouze asi třetina z nich jsou aktivní užitečná zařízení: vědecké a komunikační satelity, výzkumné experimenty a další prospěšné technologické nasazení. Zbytek tvoří kosmické smetí – nefunkční satelity, vyhořelé rakety a trosky stovek kolizí, explozí, plánovaných separací nosných raket a dalších „fragmentačních událostí“, k nimž došlo za 67 let lidských letů do vesmíru.

Problém kosmického smetí je dobře zdokumentován a v blízké budoucnosti se bude jen zhoršovat s rostoucí četností startů a následných fragmentačních událostí. Toto smetí – které zahrnuje odhadovaný 1 milion objektů větších než 1 centimetr, kromě sledovaných objektů – pravidelně poškozuje satelity, vyžaduje přemisťování Mezinárodní vesmírné stanice a hrozí stále častějšími katastrofickými kolizemi.

Aby se tomuto problému zabránilo, v roce 2019 Světové ekonomické fórum vybralo tým vedený profesorkou Danielle Woodovou ze skupiny Space Enabled Research Group na MIT Media Lab k vytvoření systému pro hodnocení provozovatelů vesmírných misí na základě jejich plánů startů a deorbitace, opatření pro vyhýbání se kolizím, tvorby smetí a sdílení dat a dalších faktorů, které umožní lepší koordinaci a údržbu vesmírných objektů. Tým vyvinul systém zvaný Space Sustainability Rating (SSR) a v roce 2021 jej spustil jako nezávislou neziskovou organizaci.

„Satelity poskytují cenné služby, které ovlivňují každého člověka na světě, a pomáhají nám pochopit životní prostředí, komunikovat globálně, navigovat a provozovat moderní infrastrukturu. S návrhy inovativních nových misí, které budou provozovat tisíce satelitů, je zapotřebí nový přístup k řízení vesmírného provozu. Národní vlády a provozovatelé vesmírných zařízení musí navrhnout koordinační přístupy ke snížení rizika ztráty přístupu k cenným satelitním misím,“ říká Woodová, která je jmenována v programu Media Arts and Sciences a na oddělení letecké a kosmické techniky (AeroAstro). „Space Sustainability Rating hraje roli tím, že shromažďuje mezinárodně uznávané zodpovědné chování na oběžné dráze a oslavuje vesmírné aktéry, kteří je implementují.“

Francouzská společnost Eutelsat Group, provozovatel geostacionárních a nízkých oběžných drah, se přihlásila jako první provozovatel konstelace s rozsáhlým nasazením satelitů, který podstoupil hodnocení. Eutelsat předložil misi k hodnocení SSR a byl ohodnocen na základě stupňovaného bodovacího systému založeného na šesti výkonnostních modulech. Eutelsat získal platinové hodnocení s hodnocením přesahujícím 80 procent, což naznačuje, že mise prokázala mimořádnou udržitelnost v oblasti designu, provozu a likvidace.

Od prosince 2024 SSR poskytlo hodnocení také provozovatelům, jako jsou OHB Sweden AB, Stellar a TU Delft.

V nové publikaci s otevřeným přístupem publikované v časopise Acta Astronautica hlavní autorka Minoo Rathnasabapathy, Woodová a tým SSR poskytují podrobnou historii, motivaci a návrh Space Sustainability Rating jako motivačního systému, který poskytuje skóre pro provozovatele vesmírných zařízení na základě jejich úsilí o snížení kosmického smetí a rizika kolizí. Mezi výzkumníky patří absolvent AeroAstro Miles Lifson SM '20, PhD '24; profesor Univerzity Texasu v Austinu a bývalý stipendista MIT MLK Moriba Jah; a spolupracovníci z Evropské kosmické agentury, BryceTech a švýcarského technologického institutu Lausanne Space Center (eSpace).

Článek poskytuje transparentnost ohledně vzniku SSR jako meziorganizační spolupráce a jeho vývoje jako kompozitního ukazatele, který hodnotí mise napříč mnoha kvantifikovatelnými faktory. Cílem SSR je poskytovat akční zpětnou vazbu a skóre, které uznává příspěvky provozovatelů k úsilí o udržitelnost vesmíru. Článek se také zabývá problémy, kterým SSR čelí při přijímání a implementaci, a jeho sladěním s různými mezinárodními směrnicemi pro zmírnění kosmického smetí.

SSR silně čerpá z osvědčených metod hodnocení z jiných odvětví, zejména Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) v stavebnictví a výrobním průmyslu, Sustainability Assessment of Food and Agriculture systems (SAFA) v zemědělství a Sustainability Tracking, Assessment and Rating System (STARS) ve vzdělávání.

„Založením SSR na kvantifikovatelných metrikách a jeho testováním napříč různými profily misí jsme vytvořili systém hodnocení, který uznává udržitelná rozhodnutí a operace provozovatelů satelitů v souladu s mezinárodními pokyny a osvědčenými postupy v oboru,“ říká Rathnasabapathy.

Space Sustainability Rating je nevládní přístup k povzbuzování provozovatelů vesmírných misí k zodpovědným akcím ke snížení kosmického smetí a rizika kolizí. Článek zdůrazňuje úlohu soukromých provozovatelů vesmírných zařízení a veřejných regulačních orgánů při zavádění kroků k zajištění takových zodpovědných akcí.

Skupina Space Enabled Research Group pokračuje ve vědeckém výzkumu, který ilustruje výhody vesmírných misí a vládních kontrolních orgánů prosazujících udržitelné a bezpečné vesmírné postupy. Budoucí práce zdůrazní potřebu zaměření na udržitelnost, jakmile se začnou častěji používat postupy, jako je servis satelitů a výroba ve vesmíru.