Detektor české studentky rozpozná i velmi drobné kosmické smetí na oběžné dráze Země

„Kosmické smetí se pohybuje ve výšce od 400 kilometrů do 32 tisíc kilometrů od povrchu Země,“ vysvětluje v pořadu Studio Leonardo studentka Roberta Bimbová z Fakulty jaderné a fyzikálně-inženýrské Českého učení technického v Praze.

Objekty o velikosti jednoho centimetru a výše představují hrozbu pro funkční satelity a družice. „Takový objekt letí rychlostí 28 tisíc kilometrů v hodině, takže je schopen udělat díru do družice a ohrožuje i lidskou posádku, je-li ve vesmíru přítomná.“

V tuto chvíli je na oběžné dráze tolik smetí, že pokud ho nebudeme aktivně sbírat, tak dojde k tomu, že se jeho počet bude dále srážkami exponenciálně zvyšovat, což bude veliký problém.
Roberta Bimbová

Až polovina současného smetí na oběžné dráze pochází ze dvou velkých událostí: srážky družic v roce 2009 a sestřelení čínského satelitu. „Je vytvořeno tolik úlomků a částice, takže hrozí tzv. Kesslerův syndrom, pro který platí, že čím víc je částeček ve vesmíru, tím více spolu kolidují, což vytváří kaskádu a množství kosmického smetí se pak zvyšuje exponenciálně.“

Podle statistik jen asi 60 % objektů, které jsou vypuštěny na oběžnou dráhu, jsou do 25 let odebrány z oběžné dráhy tím, že jsou svedeny do atmosféry, kde shoří, nebo jsou přesunuty do oblasti orbitu, který je přímo pro kosmické smetí určen.

Logo|foto:Český rozhlas

Pro detekci odpadu jsou používány tradičně radiolokátory na principu elektromagnetického impulsu. „Tedy s nějakou frekvencí vysílají na objekt impuls, ten se odráží pod určitým úhlem, vrací se do radaru, kde je detekován.“

„Problémem je, že takové radiolokátory nejsou schopny zachytit malé částečky, fungují zhruba do velikosti jednoho decimetru, na úrovni centimetru objekty už nezachytí.“

Pro menší odpad se používá optická metoda sledování. „A to je princip naše detektoru, který využívá toho detekčního čipu s velkou kvantovou účinností, tedy je schopen detekovat jednotlivé fotony.“

Když sledujeme odražené světlo objektu, tedy od nějakého kusu kosmického smetí, detekční čip je schopen je zachytit.
Roberta Bimbová

„Náš detektor byl vyvinut v týmu vedeném profesorem Procházkou už v roce 2015, teď už vyvíjíme jeho modifikace, aby byl schopen fungovat v různých režimech.“

Hlavní je citlivost i cena čipu. Křemík už nestačí

První detektor už byl testován a zachytil první kosmické smetí. „Fungoval na principu laserového zaměřování. Detektor byl umístěn v teleskopu, vysílal laserový paprsek na objekt, který jsme chtěli měřit, museli jsme tedy znát jeho přesnou polohu.“

Teď ale byla přidána nově možnost detekce, která nepotřebuje laser a využívá jen ozáření Sluncem. „Jediné důležité pro detekci je, aby v tu chvíli byla tma, takže detektor je ve tmě a my sledujeme smetí ozářené Sluncem na pozadí hvězd.“

Z více měření pak dáváme dohromady, kde se smetí nachází, jaká je jeho odrazivost, jak se natáčí i jak obíhá... Jediný limit celého procesu detekce a měření přestavuje samotný čip. Tam záleží na jeho nastavení, kdy se snažíme, aby přesnost jeho zaměřování byla co největší.
Roberta Bimbová

Zatím byly používány klasické křemíkové čipy. „Ty jsou velmi drahé, mají-li být vysoce citlivé. Proto jsme použili indium-galium-arsenidový čip. Ten se zdá být levnější, sice funguje na jiné vlnové délce, ale to není problém, protože i lasery jsou dnes dostupnější,“ shrnuje Roberta Bimbová.