Neobvyklé pozorovania: Umelé "kométy"

Obr. 1. Veľmi jasná umelá kométa spôsobená raketovým stupňom Centaur
vypúšťajúcim palivo po vynesení vojenských družíc NOSS 3-4. Objekt
vľavo je Venuša. Pozorované 15. júna 2007 v Iráne, autor B. Tafreshi

V ďalšej časti seriálu o neobvyklých pozorovaniach súvisiacich s umelými satelitmi porozprávam o fenoméne tzv. umelých komét. Narozdiel od minule spomínaných vstupov umelých telies do atmosféry tento úkaz zväčša nezaujme úplných laikov náhodou mrknúcich na oblohu, ale skôr skúsených pozorovateľov, ktorých však vie tiež pekne vyviesť z miery...

Obr. 2. Snímka umelej kométy spôsobenej raketou po štarte družice
DMSP F-18. Na snímke je viditeľné aj rozsiahle, no nie veľmi výrazné
kruhové halo. Fotografované 18. októbra 2009, autor  F. Bellini

Zažilo to už viacero amatérskych astronómov. Pri bežnom pozorovaní oblohy ich pozornosť náhle upúta niečo, čo tam nemá čo robiť. V tomto prípade ide o jasný, relatívne rýchlo sa pohybujúci hmlistý objekt, často krát s akýmsi "chvostom", nápadne pripomínajúcim kométu. Každý čo i len trochu znalý pozorovateľ ale vie, že o skutočnú kométu ísť nemôže a mnohým spočiatku hodne vŕta hlavou, o čo vlastne ide. V týchto prípadoch ale samozrejme netreba prepadať tzv. UFO panike, ale opäť hľadať vysvetlenie v ľudských aktivitách na obežnej dráhe Zeme. Za tieto umelé kométy totiž môžu Slnkom osvetlené plynné látky vypúšťané z umelých družíc, ktoré sa rýchlo rozptyľujú do vesmírneho priestoru. Najčastejšie pritom ide o prebytočné palivo, ktoré je vypúšťané z posledných stupňov rakiet krátko po tom, ako vynesú na orbitu svoj náklad.

Obr. 3.  Špirálový efekt spôsobený rotáciou telesa - v tomto prípade
havarijne štartujúcej ruskej balistickej rakety Bulava.
Pozorované v Nórsku 9. decembra 2009

Ide totiž o to, že pri vynášaní satelitov často nie je spotrebované všetko palivo, ktorým sú nádrže rakiet naplnené. Niekedy ide aj o stovky kilogramov reziduálneho tekutého paliva, ktoré bolo v minulosti ponechávané len tak v raketách, pričom sa nepočítalo s tým, že to môže v budúcnosti spôsobiť problémy. Často sa ale stávalo, že toto zvyškové palivo (hlavne hypergolického typu) po čase explodovalo a raketové stupne tak roztrhalo na tisícky kúskov nebezpečného kozmického odpadu. Bolo jasné, že tento problém treba riešiť a v prípade, že nebola možnosť kontrolovane deorbitovať celý raketový stupeň do atmosféry, musel sa nájsť iný spôsob. No a ten spočíva v onom jednoduchom vypustení zvyškového paliva cez ventily rakiet do vesmírneho priestoru. Treba však povedať, že ešte v nedávnej minulosti mnohé kozmické agentúry v tomto neboli veľmi poctivé a neunúvali sa posledné stupne ani deorbitovať ani ich zbaviť paliva, čo v mnohých prípadoch prispelo k spomínanému nárastu kozmického odpadu. V súčasnosti je už ale postoj iný a drvivá väčšina z nich to poctivo dodržuje, takže pozorovania umelých komét sú stále častejšie.

Obr. 4. Vypúšťanie reziduálneho paliva raketou H-2A po vynesení
satelitu ALOS-2. Fotografované 24. mája 2014, autor  L. Bahneman

Vypúšťanie paliva je samozrejme presne riadené, takže tieto javy nie sú náhodné ako v prípade minule spomínaných nekontrolovaných vstupov telies do atmosféry. Problém je však v tom, že ide o technický detail, ktorého presný čas kozmické agentúry zväčša vôbec nezverejňujú, a to je práve dôvod, prečo sa naň aj skúsení amatérsky pozorovatelia nemôžu stopercentne pripraviť a pozorujú ho zväčša vďaka šťastiu. Zvyčajne dôjde k vypusteniu paliva niekoľko hodín po štarte, pričom v závislosti od jeho množstva môže spomínaný proces trvať od niekoľkých desiatok sekúnd až po desiatky minút. Keďže hustota priestoru v okolí Zeme je extrémne nízka (aj keď o úplné vákuum nejde), vypúšťané palivo sa rozptyľuje pozdĺž obežnej dráhy telesa veľmi rýchlo a tak po skončení procesu tento difúzny jav rýchlo slabne a zvyčajne pri nasledujúcom obehu telesa už nie je viditeľný vôbec.

Obr. 5. Prstencové halo spôsobené  raketou Falcon-9 po vynesení satelitu
CASSIOPE 1, fotografované 29. septembra 2013, autor T. Ryan'Avo

A čo presne môžme pri pozorovaní tohto javu vlastne očakávať? Samozrejme aj tu záleží na mnohých faktoroch, ako je výška satelitu, jeho pozičný uhol voči pozorovateľovi, či množstvo vypúšťaných plynov. Porovnanie s kométou je ale v mnohých prípadoch naozaj vcelku trefné. Umelé kométy majú často podobu akéhosi hmlistého obláčiku, ktorý je zvyčajne deformovaný do kónického tvaru, niekedy je dokonca viditeľný len úzky a dlhý difúzny chvost. V iných prípadoch žiadny chvost ani kónický tvar nevidíme, ale pozorujeme kruhovitý obláčik, prstenec, či dokonca sústavu sústredných prstencov rôznej jasnosti (vid obr. 5). Občas je pozorované aj vo veľkej uhlovej vzdialenosti od centrálneho difúzneho objektu rozsiahle kruhové halo, ktoré však zväčša nie je veľmi výrazné a prejaví sa až na fotografiách (obr. 2). V prípade, že satelit vypúšťajúci palivo nie je celkom stabilizovaný a rotuje okolo svojej osi, je zriedkavo možné pozorovať veľmi spektakulárny špirálový efekt, ktorý si nie divu mnohí náhodní pozorovatelia vysvetľujú ako UFO. Nie celkom korektný, ale veľmi pekný ukážkový príklad takéhoto javu je na obr. 3 (ide totiž o fotografiu zo záverečnej fázy prebiehajúceho štartu, nie z objektu vypúšťajúceho plyny na orbite).

Obr. 6. Typický kónický tvar umelej kométy. Zdrojom bol stupeň
Centaur vynášajúci vojenskú družicu NROL-35. Fotografované
13. decembra 2014, autor S. Petersen

Samotný satelit pri tomto jave nemusí byť vôbec viditeľný. Objekty na LEO dráhe sú síce bežne bezproblémovo viditeľné v "hlave" takejto kométy, avšak objekty nachádzajúce sa napr. na HEO dráhe sú viditeľné práve len vďaka difúznemu javu. Na vysokých dráhach je navyše pohyb umelých komét samozrejme oveľa pomalší a teda aj dlhšie pozorovateľný (niekedy aj desiatky minút). Jasnosť týchto javov je opäť rôzna. Od naozaj veľmi jasných "komét", dosahujúcich niekedy až záporné magnitúdy (vid výnimočný obrázok 1 úplne hore) až po nenápadné hmlovinky pozdĺž stopy satelitu, ktoré si možno všimnúť zväčša len na dlhoexpozičných fotografiách (obr. 4).

Obr. 7. Veľmi pekná snímka preletu ISS (dole) a kometárne
vyzerajúceho raketoplánu Discovery vypúšťajúceho odpadovú vodu.
Fotografované 9. septembra 2009, autor C. Perry

Hoci je vypúšťanie reziduálneho paliva rakiet najčastejšou príčinou tohto javu, nie je samozrejme jedinou. Môže ho spôsobiť v podstate akákoľvek iná udalosť súvisiaca s rozptylom plynov vo vesmíre, napr. expanzia už spáleného paliva pri zážihoch raketových motorov. Niekedy je umelá kométa dokonca vytvorená pre čisto vedecké účely. Ako príklad môžme spomenúť vôbec prvú umelú kométu, ktorá bola zámerne vytvorená ešte v roku 1959, keď sonda Luna 1 na ceste k Mesiacu vypustila oblak sodíkových pár. Ten bol sledovaný pozemskými ďalekohľadmi a z rýchlosti jeho rozptylu bola presne určovaná hustota medziplanetárneho priestoru. Ešte donedávna boli pomerne časté pozorovania umelých komét aj pri letoch amerických raketoplánov. Tie nevypúšťali prebytočné palivo, ale odpadovú vodu, ktorá často vytvárala za raketoplánmi dlhé úzky chvosty (obr. 7). Keďže v súčasnosti nám už raketoplány nelietajú, vychutnať si ich už nemôžeme, avšak ako som spomínal, vďaka poctivejšiemu prístupu kozmických agentúr pravdepodobnosť pozorovania umelých komét narastá. Pokiaľ sa dá, treba len skúsiť pozorovať posledné stupne rakiet relatívne krátko po ich štarte a v prípade, že máte trochu šťastia, odmenia vás pekným nebeským divadlom.