Příslib a nebezpečí satelitních megakonstelací

Pokud jste sledovali vývoj SpaceX Projekt Starlink k vytvoření globálního širokopásmového internetu jste si všimli, že společnost pravidelně vypouští nejen jednotlivé satelity, ale celé dávky 60 satelitů najednou.

Tyto dávky tvoří na obloze síť zvanou satelitní konstelace, která umožňuje téměř globální pokrytí způsobem, který jediný satelit nedokáže. A tento přístup nevyužívá pouze SpaceX – existují satelitní konstelace, na kterých pracují společnosti od Amazonu, přes svou dceřinou společnost Kuiper Systems, až po Facebook, prostřednictvím svého projektu Athena.

Ale ne každý je na palubě s vypouštěním tolika satelitů na noční oblohu. Zejména astronomové si stěžovali, že taková souhvězdí ohrožuje jejich schopnost sbírat data pomocí dalekohledů a může brzdit vědecký pokrok.

Abychom porozuměli výhodám a nevýhodám tohoto složitého problému, mluvili jsme se dvěma odborníky: Olivierem Hainautem, astronomem a předním výzkumníkem na téma, jak satelit souhvězdí ovlivňují astronomická pozorování a Brad King, generální ředitel společnosti, která vyrábí pohonné systémy pro satelity používané americkou armádou v souhvězdí.

Dobré: Co mohou satelitní konstelace nabídnout, co jednotlivé satelity nemohou

Jednou z největších výhod konstelačního přístupu je to, že umožňuje sítě v průběhu času snadno upgradovat. Když má systém jeden velký satelit, může sestavení a vývoj tohoto hardwaru trvat roky. Jakmile je spuštěn, je extrémně obtížné přidávat funkce nebo vylepšovat hardware.

Ale s konstelací satelitů můžete postupně vylepšovat hardware při startu. Pokud společnost začne rozmisťovat satelity a po několika letech se vyvinou přesnější senzory, mohou například snadno nasadit nové senzory do další dávky satelitů a rozmístit je jim. Stávající satelity mohou stále spolupracovat a flotilu lze postupně modernizovat.

Souhvězdí se tak neustále obnovují, řekl King, generální ředitel společnosti Orbion, malého satelitního pohonu. společnost, která v současnosti poskytuje pohonný systém pro projekty obranného pokročilého výzkumu agentury Blackjack satelitní souhvězdí.

"Pokud poletíte se 100 satelity, nepoletíte se 100 satelity a pak počkáte 10 let a pak vypustíte 100 dalších," řekl King. "Neustále obnovujete flotilu přibližně 20 % flotily ročně."

To také znamená, že u dlouhodobých projektů mohou přežít rozpočtové škrty snížením celkového vozového parku namísto úplného zrušení projektu. To je důležité ve vládních programech, které mohou trvat deset let a pak se jejich rozpočty sníží.

Pro vlády a armádu existují další specifické výhody používání konstelací. "Hlavní výhodou je odolnost," řekl King. „Co můžete udělat s konstelací, kterou nemůžete udělat s jedním [satelitem], je, že můžete být odolní proti útokům. Pokud máte na oběžné dráze jeden velmi velký, velmi cenný satelit a máte protivníka, který vám chce jeho použití odepřít poškozením satelitu nebo jiným způsobem, ve skutečnosti to vyžaduje pouze jednu kulku, chcete-li, abyste získali celou tuto schopnost dolů.

„Pokud místo toho máte tuto funkci sdílenou mezi 100 satelity, pak vaše hloubka útoku musí být mnohem hlubší, aby byla funkce odstraněna. Takže to, co dělá, je poskytnout odstrašující prostředek proti útoku. Není to velký, tlustý, šťavnatý cíl, který by sváděl nepřítele, aby na něj zaútočil."

A jakmile je konstelace na místě, může být použita pro nejrůznější komunikační účely. Program Starlink společnosti SpaceX si klade za cíl poskytovat globální širokopásmový internet, který má mnoho potenciálních výhod. Kromě potenciálu poskytovat internet chudým nebo venkovským regionům, které mají malou nebo žádnou internetovou službu v tuto chvíli by to mohlo být také neocenitelné z bezpečnostních důvodů, protože by bylo možné sledovat letadla a lodě po celém světě. A dostupnost více poskytovatelů internetu v regionu by lidem umožnila přístup k internetu volněji, bez omezení zavedených vládami.

Špatné: Proč mají souhvězdí někteří astronomové ve zbrani

Stejně jako u všech technologických pokroků přichází vypouštění družicových konstelací také s problémy. Minulý rok zažila mezi SpaceX a astronomickou komunitou někdy vášnivá debata o vypouštění satelitů Starlink.

Když jsou satelity vypuštěny, mohou odejít světelné stopy po obloze, zejména za soumraku. I když někteří považují tyto stezky za krásné, mohou rušit astronomické údaje, protože jsou mnohem jasnější než hvězdy nebo galaxie, které se astronomové snaží pozorovat. Existuje také otázka, zda satelity Starlink, které se nacházejí na obzvláště nízké oběžné dráze, by byly viditelné pouhým okem a rušily by čtení, jakmile by byly na místě.

Mezinárodní astronomická unie vydala a prohlášení v létě 2019 a a následovat v únoru tohoto roku, přičemž oba „vyjádřili obavy z negativního dopadu, který plánované megakonstelace komunikační satelity mohou mít astronomická pozorování,“ konkrétně pojmenoval Starlink, souhvězdí satelitu Iridium, OneWeb a další.

SpaceX rychle řešila problémy, které Starlink způsobila v optické astronomii, ve spolupráci s astronomy najít řešení. Nejprve se pokusili namalovat satelity tmavší barvou, což sice snížilo jejich vzhled, ale ne natolik, aby to astronomy uspokojilo. Přešli tedy na nový design, který zahrnoval hledí, které fungovalo jako sluneční clona.

"To je opravdu chytré," řekl Hainaut. „Protože pokud satelit není osvětlen, je úplně tmavý, je neviditelný. A to znamená, že clona může skrýt většinu satelitu. Způsob, jakým je satelit postaven, znamená, že můžete mít hledí, kde při pohledu ze země vidíte zadní stranu hledí, takže je tma a celá spodní část satelitu je ve stínu. To znamená, že satelit zeslábne o několik velikostí."

SpaceX také upravilo úhel solárních panelů připevněných k satelitům, takže osvětlená část není ze Země viditelná. V kombinaci by tyto opravy měly víceméně vyřešit problém provozních satelitů Starlink interferujících s pozemní optickou astronomií.

Existují také určité problémy se satelity, které ruší radioastronomii. Může nastat problém zvaný frekvenční krvácení, kdy satelity vysílají malé množství rádiových vln na frekvencích mimo jejich primární provozní frekvenci, což může radioastronomům způsobit problémy. Obecně existuje mnoho hluku na pozadí, se kterým se radioteleskopy musí vypořádat, a k tomu mohou přispívat satelitní konstelace.

SpaceX na tomto problému také spolupracuje s astronomickou komunitou a zdá se, že astronomové široce optimistický že lze najít řešení.

Poslední problém s vypouštěním velkého počtu satelitů není problém, který by měl technologicky snadné řešení. Problém orbitální tlačenice se stále více stává středem zájmu vesmírné komunity s obavami z množství smetí na oběžné dráze kolem naší planety. Vesmírný odpad může být extrémně nebezpečný a ohrožovat vše od Mezinárodní vesmírné stanice až po naši potenciální schopnost vypustit satelity v budoucnu cenově dostupné.

Hlavním přístupem k tomuto problému bylo, aby společnosti zajistily, že budou moci zodpovědně deorbitovat své satelity, jakmile již nebudou potřeba. Když družice Starlink doslouží, nebo pokud je družice vadná, je relativně snadné ji zlikvidovat, protože konstelace leží na nízké oběžné dráze. Satelity stačí vmanévrovat na nižší oběžnou dráhu a spadnou do atmosféry a shoří.

Jiná souhvězdí mohou sedět na vyšší oběžné dráze. V těchto případech je snazší je poslat na oběžnou dráhu, které se říká hřbitov, než je dostat dolů do atmosféry. Ale pokud satelit selže ve vyšším obitu, může tam zůstat velmi dlouho. Takže některé satelity jsou nyní vybaveny funkcemi, jako jsou háčky, které to usnadňují další satelit k uchopení a zlikvidovat je.

Ošklivý: Jaká je budoucnost souhvězdí?

Hainaut zdůraznil, že SpaceX vynaložilo úsilí daleko nad rámec toho, k čemu byli povinni, aby se zabývali problémy, které Starlink způsobil astronomické komunitě, a je přesvědčen, že tyto problémy mohou být vyřešeno. Problém je v tom, že souhvězdí budou stále populárnější a budou v budoucnu uváděny na trh více společnostmi, budou tito noví herci tak ohleduplní k noční obloze?

„[SpaceX] se skutečně snaží vyřešit problémy, daleko nad rámec toho, co jsou ze zákona povinni dělat,“ řekl Hainuat. "Astronomové mají velmi dobrý pracovní vztah se Starlinkem, ale není jasné, že budeme mít stejný druh vztahu s jinými [společnostmi], protože je to jen dobrá vůle."

Lze důvěřovat dalším společnostem, že následují příklad SpaceX? Existují smlouvy a dohody o využívání vesmíru, včetně otázek, jako je likvidace satelitů, když dosáhnou konce své životnosti. Mnoho odborníků však tvrdí, že tyto smlouvy je třeba posílit a že společnosti, které je nedodržují, musí mít důsledky.

"Problém je v tom, že neexistuje řídící orgán, který by mohl skutečně jednotně ukládat tresty," řekl King. "Existují silné směrnice a smlouvy, ale jejich vymáhání je problematické."

Satelitní konstelace jako Starlink mohou umožnit fantastické nové kroky v telekomunikacích, ale musíme je najít způsob, jak vyvážit tuto schopnost s potřebou studovat noční oblohu a porozumět vesmíru mimo naši planetu.

"Vesmír je veřejný majetek, který všichni sdílíme," řekl King. "Jako společnost se musí hodně pracovat, protože se konstelace začnou množit... Všichni a nikdo vlastní prostor a my všichni ho chceme sdílet."

Doporučení redakce

• Jak by SpaceX mohla přeměnit Starlink na ultra přesnou GPS síť
• Jak dnes sledovat, jak kosmická loď SpaceX Dragon odlétá z ISS
• SpaceX se rozhodla doručit náklad na vesmírnou stanici NASA Lunar Gateway
• SpaceX zítra uskuteční svůj šestý start Starlink: Zde je návod, jak se dívat
• SpaceX bude pro své rakety Starship používat jiný druh nerezové oceli