Hvis du har fulgt udviklingen af SpaceX Starlink projekt for at skabe globalt bredbåndsinternet, har du bemærket, at virksomheden regelmæssigt lancerer ikke kun individuelle satellitter, men hele batcher af 60 satellitter ad gangen.
Indhold
- Det gode: Hvad satellitkonstellationer kan tilbyde, som enkelte satellitter ikke kan
- Det dårlige: Hvorfor stjernebilleder har nogle astronomer i armene
- Den grimme: Hvad bringer fremtiden for konstellationer?
Disse batches danner et netværk på himlen, kaldet en satellitkonstellation, som tillader næsten global dækning på en måde, som en enkelt satellit ikke kan. Og det er ikke kun SpaceX, der bruger denne tilgang - der er satellitkonstellationer, der arbejdes på af virksomheder fra Amazon, via dets Kuiper Systems-datterselskab, til Facebook, gennem sit Athena-projekt.
Anbefalede videoer
Men ikke alle er med på at sende så mange satellitter op på nattehimlen. Især astronomer har klaget over, at sådanne konstellationer truer deres evne til at indsamle data ved hjælp af teleskoper og
kunne hæmme videnskabelige fremskridt.For at forstå ins og outs af dette komplekse problem talte vi med to eksperter: Olivier Hainaut, en astronom og førende forsker i emnet, hvordan satellit konstellationer påvirker astronomiske observationer, og Brad King, administrerende direktør for en virksomhed, der laver fremdriftssystemer til satellitter, der bruges af det amerikanske militær i konstellationer.
Det gode: Hvad satellitkonstellationer kan tilbyde, som enkelte satellitter ikke kan
En af de største fordele ved konstellationstilgangen er, at den tillader, at netværk nemt kan opgraderes over tid. Når et system har en enkelt, stor satellit, kan det tage år at bygge og udvikle denne hardware. Når først det er lanceret, er det ekstremt svært at tilføje funktioner eller forbedre hardware.
Men med en konstellation af satellitter kan du gradvist forbedre hardwaren, mens du starter. Hvis en virksomhed begynder at implementere satellitter og derefter, efter et par år, udvikler de sig mere nøjagtige sensorer, for eksempel, kan de nemt passe de nye sensorer ind i den næste batch af satellitter og implementere dem. De eksisterende satellitter kan stadig arbejde sammen, og flåden kan gradvist opgraderes.
Konstellationer bliver således konstant opdateret, sagde King, administrerende direktør for Orbion, en smallsat fremdrift selskab, der i øjeblikket leverer fremdriftssystemet til Defence Advanced Research Projects agenturets Blackjack satellitkonstellation.
"Hvis du flyver 100 satellitter, flyver du ikke 100 satellitter og venter derefter 10 år og opsender 100 mere," sagde King. "Du opdaterer løbende flåden med cirka 20 % af flåden om året."
Dette betyder også, at de for langsigtede projekter kan overleve budgetnedskæringer ved at reducere den samlede flåde i stedet for at skrotte et projekt helt. Dette er vigtigt i regeringsprogrammer, som kan køre i et årti og derefter få deres budgetter skåret ned.
For regeringer og militær er der yderligere specifikke fordele ved at bruge konstellationer. "Den primære fordel er modstandsdygtighed," sagde King. "Hvad du kan gøre med en konstellation, som du ikke kan gøre med en [satellit], er, at du kan være modstandsdygtig over for angreb. Hvis du har en meget stor, meget værdifuld satellit i kredsløb, og du har en modstander, der ønsker at nægte brugen af den satellit ved at beskadige den eller andre midler, det kræver egentlig bare en kugle, hvis du vil, for at tage hele den kapacitet ned.
"At have flere internetudbydere til rådighed i en region kan give folk mulighed for at få adgang til internettet mere frit, uden begrænsninger på plads af regeringer."
“Hvis du i stedet har den funktionalitet delt mellem 100 satellitter, så skal din angrebsdybde være meget dybere for at kunne tage funktionen ned. Så det, det gør, er at afskrække mod angreb. Det er ikke et stort, fedt, saftigt mål, der frister en fjende til at angribe det."
Og når først en konstellation er på plads, kan den bruges til alle mulige kommunikationsformål. SpaceX’s Starlink-program sigter mod at levere globalt bredbåndsinternet, hvilket har mange potentielle fordele. Ud over potentialet til at levere internet til fattige eller landdistrikter, der har ringe eller ingen internetservice på i øjeblikket kunne det også være uvurderligt af sikkerhedsmæssige årsager ved at være i stand til at spore fly og skibe over hele kloden. Og at have flere internetudbydere til rådighed i en region kunne give folk mulighed for at få adgang til internettet mere frit uden begrænsninger fra regeringer.
Det dårlige: Hvorfor stjernebilleder har nogle astronomer i armene
Som med alle teknologiske fremskridt kommer lanceringen af satellitkonstellationer også med problemer. Det sidste år har set en til tider ophedet debat mellem SpaceX og det astronomiske samfund om opsendelsen af Starlink-satellitter.
Når satellitter opsendes, kan de gå lysspor hen over himlen, især i tusmørket. Selvom nogle finder disse stier smukke, kan de forstyrre astronomiske aflæsninger, da de er meget lysere end de stjerner eller galakser, som astronomer forsøger at observere. Der er også et spørgsmål om, hvorvidt Starlink-satellitter, som sidder i en særlig lav bane, ville være synlige for det blotte øje og forstyrre aflæsninger, når de var på plads.
Den Internationale Astronomiske Union udgav en udmelding i sommeren 2019 og en opfølgning i februar i år, som begge "udtrykte bekymring over den negative påvirkning, som de planlagte megakonstellationer af kommunikationssatellitter kan have på astronomiske observationer," specifikt navngiver Starlink, Iridium-satellitkonstellationen, OneWeb og andre.
SpaceX var hurtig til at løse de problemer, som Starlink forårsagede inden for optisk astronomi, og arbejdede med astronomer for at finde en løsning. Først forsøgte de at male satellitterne i en mørkere farve, hvilket reducerede deres udseende, men ikke nok til at tilfredsstille astronomer. Så de gik over til et nyt design, der inkorporerede et visir til at fungere som en solsejl.
"Det er virkelig smart," sagde Hainaut. »For hvis satellitten ikke er oplyst, er den helt mørk, den er usynlig. Og så betyder det, at visiret kan skjule det meste af satellitten. Måden som satellitten er bygget på betyder, at du kan have et visir, hvor du set fra jorden ser bagsiden af visiret, så det er mørkt, og hele bunden af satellitten er i skygge. Det betyder, at satellitten bliver flere størrelser svagere."
"Problemet med orbital crowding bliver i stigende grad et fokus i rumsamfundet, med bekymringer over mængden af skrammel i kredsløb omkring vores planet."
SpaceX har også justeret vinklen på de solpaneler, der er fastgjort til satellitterne, så den oplyste del ikke er synlig fra Jorden. I kombination skulle disse rettelser mere eller mindre løse problemet med operationelle Starlink-satellitter, der forstyrrer jordbaseret optisk astronomi.
Der er også nogle problemer med, at satellitterne forstyrrer radioastronomi. Der kan være et problem kaldet frekvensblødning, hvor satellitter udsender små mængder radiobølger ved frekvenser ud over deres primære driftsfrekvens, hvilket kan forårsage problemer for radioastronomer. Der er generelt meget baggrundsstøj, som radioteleskoper skal håndtere, og det kan satellitkonstellationer bidrage til.
SpaceX arbejder også med det astronomiske samfund om dette spørgsmål, og astronomer synes stort set optimistisk at der kan findes en løsning.
Det sidste problem med at opsende et stort antal satellitter er ikke et problem, der har en let teknologisk løsning. Problemet med orbital crowding bliver i stigende grad et fokus i rumsamfundet, med bekymringer over mængden af skrammel i kredsløb om vores planet. Rumaffald kan være ekstremt farligt og truer alt fra den internationale rumstation til vores potentielle evne til opsende satellitter overkommelig i fremtiden.
Hovedtilgangen til dette problem har været, at virksomheder sørger for, at de på ansvarlig vis kan deorbitere deres satellitter, når de ikke længere er nødvendige. Når en Starlink-satellit kommer til slutningen af sin levetid, eller hvis en satellit er defekt, er den relativt let at bortskaffe, fordi konstellationen sidder i en lav bane. Satellitterne skal bare manøvreres ind i en lavere bane, og de vil falde ned i atmosfæren og brænde op.
Andre konstellationer kan sidde i en højere bane. I disse tilfælde er det nemmere at sende dem op i det, der kaldes en kirkegårdsbane end at bringe dem ned til atmosfæren. Men hvis en satellit fejler i en højere obit, kan den blive der i meget lang tid. Så nogle satellitter bliver nu udstyret med funktioner som kroge, som gør det nemmere for endnu en satellit at gribe fat i og bortskaffe dem.
Den grimme: Hvad bringer fremtiden for konstellationer?
Hainaut understregede, at SpaceX havde gjort en indsats langt ud over, hvad de var forpligtet til for at løse problemet problemer, som Starlink forårsagede for det astronomiske samfund, og han er overbevist om, at disse problemer kan være det løst. Spørgsmålet er, at med konstellationer, der bliver mere populære og lanceret af flere virksomheder i fremtiden, vil disse nye aktører være lige så hensynsfulde over for nattehimlen?
"[SpaceX] går virkelig ud af deres måde, langt ud over, hvad de er juridisk forpligtet til at gøre, for at løse problemerne," sagde Hainuat. "Astronomer har et meget godt samarbejde med Starlink, men det er ikke klart, at vi vil have samme slags forhold til andre [virksomheder], for det er bare goodwill."
Kan andre virksomheder have tillid til at følge SpaceX’s spor? Der er traktater og aftaler om brugen af rummet, herunder spørgsmål som bortskaffelse af satellitter, når de når slutningen af deres liv. Men mange eksperter argumenterer for, at disse traktater skal styrkes, og at der skal være konsekvenser for virksomheder, der ikke overholder dem.
"Problemet er, at der ikke er et styrende organ, der virkelig ensartet kan anvende sanktioner," sagde King. "Der er stærke retningslinjer og traktater, men håndhævelsen af dem er problematisk."
Satellitkonstellationer som Starlink kan muliggøre fantastiske nye skridt inden for telekommunikation, men vi skal finde en måde at balancere denne evne med behovet for at studere nattehimlen og forstå universet hinsides vores planet.
"Rummet er et offentligt fællesområde, som vi alle deler," sagde King. "Der skal arbejdes meget på som samfund, da konstellationer begynder at sprede sig... Alle og ingen ejer plads, og vi vil alle gerne dele det."
Redaktørens anbefalinger
- Hvordan SpaceX kunne forvandle Starlink til et ultrapræcis GPS-netværk
- Sådan ser du SpaceX Dragon-rumfartøjet forlade ISS i dag
- SpaceX valgt til at levere last til NASAs Lunar Gateway-rumstation
- SpaceX udfører sin sjette Starlink-lancering i morgen: Sådan ser du
- SpaceX vil bruge en anden slags rustfrit stål til sine Starship-raketter
