Satelliidi megatähtkujude lubadus ja oht

Kui olete SpaceX-i arengut jälginud Starlinki projekt globaalse lairiba-interneti loomiseks olete märganud, et ettevõte ei lase regulaarselt teele mitte ainult üksikuid satelliite, vaid terveid 60 satelliidist koosnevaid partiisid korraga.

Need partiid moodustavad taevas võrgu, mida nimetatakse satelliidi tähtkujuks, mis võimaldab peaaegu globaalset leviala viisil, mida üks satelliit ei suuda. Ja seda lähenemisviisi ei kasuta mitte ainult SpaceX – Amazoni ettevõtted töötavad oma Kuiper Systemsi tütarettevõtte kaudu satelliidikonstellatsioonide kallal. Facebook, oma Athena projekti kaudu.

Kuid mitte kõik ei tegele nii paljude satelliitide öisesse taevasse saatmisega. Eelkõige on astronoomid kurtnud, et sellised tähtkujud ohustavad nende võimet koguda andmeid teleskoopide ja võib teaduse arengut takistada.

Et mõista selle keerulise probleemi läbi ja lõhki, rääkisime kahe eksperdiga: Olivier Hainaut'ga, astronoomi ja juhtivteadlasega, kes uuris, kuidas satelliit tähtkujud mõjutavad astronoomilisi vaatlusi ja Brad King, USA sõjaväes kasutatavate satelliitide tõukejõusüsteeme tootva ettevõtte tegevjuht. tähtkujud.

Hea: mida satelliidi tähtkujud suudavad pakkuda, mida üksikud satelliidid ei suuda

Konstellatsioonipõhise lähenemisviisi üks suurimaid eeliseid on see, et see võimaldab võrke aja jooksul hõlpsalt uuendada. Kui süsteemil on üks suur satelliit, võib selle riistvara loomine ja arendamine võtta aastaid. Kui see on käivitatud, on funktsioonide lisamine või riistvara täiustamine äärmiselt keeruline.

Kuid satelliitide kogumiga saate käivitamisel järk-järgult täiustada riistvara. Kui ettevõte hakkab satelliite kasutusele võtma ja siis paari aasta pärast muutuvad need täpsemaks andurid, näiteks saavad nad hõlpsasti uued andurid järgmisse satelliitide komplekti sobitada ja kasutusele võtta neid. Olemasolevad satelliidid võivad endiselt koos töötada ja laevastikku saab järk-järgult täiendada.

Tähtkuju värskendatakse seega pidevalt, ütles King, väikese satelliidi jõuseadme Orbioni tegevjuht. ettevõte, mis pakub praegu kaitsealaste kõrguuringute projektide jaoks tõukejõusüsteemi agentuuri omad Blackjacki satelliidi tähtkuju.

"Kui lennata 100 satelliiti, ei lenda te 100 satelliiti ja siis ei oota 10 aastat ja siis käivitate veel 100," ütles King. "Värskendate pidevalt laevastikku ligikaudu 20% laevastikust aastas."

See tähendab ka seda, et pikaajaliste projektide puhul võivad nad üle elada eelarvekärbeid, vähendades kogu sõidukiparki, selle asemel et projekt täielikult maha jätta. See on oluline valitsusprogrammides, mis võivad kesta kümme aastat ja seejärel kärpida nende eelarvet.

Valitsuste ja sõjaväe jaoks on tähtkujude kasutamisel täiendavaid konkreetseid eeliseid. "Peamine eelis on vastupidavus, " ütles King. "Mida saate tähtkujuga teha, mida te ühe [satelliidiga] teha ei saa, on see, et saate olla rünnakute suhtes vastupidav. Kui teil on orbiidil üks väga suur, väga väärtuslik satelliit ja teil on vastane, kes soovib selle kasutamist keelata satelliiti kahjustades või muul viisil, siis on tõesti vaja ainult ühte kuuli, kui soovite, et kogu see võime ära kasutada alla.

"Kui teil on see funktsioon jagatud 100 satelliidi vahel, peab teie rünnaku sügavus olema funktsiooni vähendamiseks palju sügavam. Nii et see annab rünnakute heidutuse. See ei ole suur, paks ja mahlane sihtmärk, mis ahvatleks vaenlast seda ründama.

Ja kui tähtkuju on paigas, saab seda kasutada kõikvõimalikel suhtluseesmärkidel. SpaceXi Starlinki programmi eesmärk on pakkuda ülemaailmset lairiba-interneti, millel on palju potentsiaalseid eeliseid. Lisaks võimalusele pakkuda Internetti vaestele või maapiirkondadele, kus Interneti-teenus on vähe või puudub üldse Praegu võib see olla hindamatu ka ohutuse seisukohalt, kuna suudab jälgida lennukeid ja laevu kogu maailmas. Ja kui ühes piirkonnas on saadaval mitu Interneti-teenuse pakkujat, võivad inimesed pääseda Internetile vabamalt, ilma valitsuste kehtestatud piiranguteta.

Halb: miks on tähtkujudel mõned astronoomid relvastatud

Nagu kõigi tehnoloogiliste edusammude puhul, on ka satelliitide tähtkujude käivitamisega probleeme. Möödunud aastal on SpaceXi ja astronoomiaringkondade vahel Starlinki satelliitide käivitamise üle mõnikord tuline arutelu.

Kui satelliidid käivitatakse, võivad nad lahkuda valguse jäljed üle taeva, eriti hämaras. Kuigi mõned leiavad, et need rajad on ilusad, võivad need segada astronoomilisi näitu, kuna need on palju heledamad kui tähed või galaktikad, mida astronoomid püüavad jälgida. Samuti on probleem, kas Starlinki satelliidid, mis istuvad eriti madalal orbiidil, oleksid palja silmaga nähtavad ja segaksid näitu, kui need on paigas.

Rahvusvaheline Astronoomialiit avaldas a avaldus suvel 2019 ja a järeltegevus selle aasta veebruaris, mis mõlemad „väljendasid muret negatiivse mõju pärast, mida kavandatavad megatähtkujud sidesatelliitidel võib olla astronoomilisi vaatlusi,“ nimetades konkreetselt Starlinki, Iriidiumi satelliidi tähtkuju, OneWeb ja teised.

SpaceX tegeles kiiresti probleemidega, mida Starlink optilises astronoomias põhjustas, tehes koostööd astronoomidega leida lahendus. Alguses proovisid nad satelliite tumedama värviga värvida, mis küll vähendas nende välimust, kuid mitte piisavalt, et astronoomid rahuldada. Nii läksid nad üle uuele disainile, mis sisaldas päikesevarjuna toimivat visiir.

"See on tõesti tark," ütles Hainaut. "Sest kui satelliit pole valgustatud, on see täiesti pime, see on nähtamatu. See tähendab, et visiir suudab varjata suurema osa satelliidist. Satelliidi ehitusviis tähendab, et teil võib olla visiir, kus maapinnalt vaadates näete visiiri tagaosa, nii et on pime ja kogu satelliidi põhi on varjus. See tähendab, et satelliit muutub mitu magnituudi tuhmimaks.

SpaceX on reguleerinud ka satelliitide külge kinnitatud päikesepaneelide nurka, nii et valgustatud osa poleks Maa pealt näha. Kombineeritult peaksid need parandused enam-vähem lahendama töötavate Starlinki satelliitide probleemi, mis segavad maapealset optilist astronoomiat.

Samuti on probleeme satelliitidega, mis segavad raadioastronoomiat. Kui satelliidid kiirgavad väikeses koguses raadiolaineid sagedustel, mis ületavad nende esmast töösagedust, võib esineda probleem, mida nimetatakse sageduse väljavooluks, mis võib raadioastronoomidele probleeme tekitada. Üldiselt on palju taustmüra, millega raadioteleskoobid peavad tegelema ja satelliidi tähtkujud võivad sellele kaasa aidata.

SpaceX teeb selles küsimuses koostööd ka astronoomiliste kogukonnaga ja astronoomid näivad üldiselt optimistlik et lahendus leitakse.

Suure hulga satelliitide käivitamise viimane probleem ei ole lihtsalt tehnoloogiliselt lahendatav. Probleem orbiidi tõrjumine on muutumas üha enam kosmosekogukonna fookuseks, muretsedes selle koguse pärast rämpsu meie planeedi orbiidil. Kosmoseprügi võib olla äärmiselt ohtlik, ohustades kõike alates rahvusvahelisest kosmosejaamast kuni meie võimaliku võimeni satelliitide käivitamine tulevikus soodsalt.

Peamine lähenemine sellele probleemile on olnud ettevõtete jaoks, kes tagavad, et nad saavad oma satelliite vastutustundlikult deorbiteerida, kui neid enam ei vajata. Kui Starlinki satelliit saab oma eluea lõppu või kui satelliit on vigane, on seda suhteliselt lihtne kõrvaldada, kuna tähtkuju asub madalal orbiidil. Satelliidid tuleb lihtsalt madalamale orbiidile manööverdada ja nad kukuvad atmosfääri ja põlevad ära.

Teised tähtkujud võivad asuda kõrgemal orbiidil. Sellistel juhtudel on lihtsam saata nad üles nn surnuaia orbiidile kui viia nad atmosfääri. Kui aga satelliit kõrgemal objektil ebaõnnestub, võib see sinna jääda väga pikaks ajaks. Nii et mõned satelliidid on nüüd varustatud selliste funktsioonidega nagu konksud, mis muudavad selle lihtsamaks veel üks satelliit, millest kinni haarata ja need ära visata.

Inetu: mida toob tähtkujude tulevik?

Hainaut rõhutas, et SpaceX on teinud palju rohkem jõupingutusi, kui nad olid kohustatud tegelema probleeme, mida Starlink astronoomilise kogukonna jaoks põhjustas, ja ta on kindel, et need probleemid võivad olla lahendatud. Küsimus on selles, et kuna tähtkujud muutuvad üha populaarsemaks ja neid käivitab tulevikus rohkem ettevõtteid, kas need uued näitlejad arvestavad öötaevaga samamoodi?

"[SpaceX] läheb probleemide lahendamiseks tõesti endast välja, kaugemale sellest, mida nad on seaduslikult kohustatud tegema," ütles Hainuat. "Astronoomidel on Starlinkiga väga head töösuhted, kuid pole selge, kas meil on samasugune suhe teiste [ettevõtetega], sest see on lihtsalt hea tahe."

Kas teisi ettevõtteid saab usaldada SpaceX-i eeskuju järgima? Kosmose kasutamise kohta on olemas lepingud ja kokkulepped, sealhulgas sellised küsimused nagu satelliitide kõrvaldamine nende eluea lõppedes. Paljud eksperdid väidavad aga, et neid lepinguid tuleb tugevdada ja et neil peavad olema tagajärjed ettevõtetele, kes neid ei täida.

"Probleem on selles, et puudub juhtorgan, mis saaks tõesti ühtselt karistusi kohaldada," ütles King. "Seal on tugevad juhised ja lepingud, kuid nende jõustamine on problemaatiline."

Satelliidi tähtkujud, nagu Starlink, võivad telekommunikatsioonis võimaldada uusi fantastilisi samme, kuid me peame leidma viis tasakaalustada seda võimet vajadusega uurida öist taevast ja mõista universumit väljaspool meie planeeti.

"Kosmos on avalik ühisvara, mida me kõik jagame," ütles King. "Ühiskonnana tuleb palju välja töötada, kuna tähtkujud hakkavad vohama... Kõik ja mitte keegi ei oma ruumi ning me kõik tahame seda jagada."

Toimetajate soovitused

• Kuidas SpaceX saaks muuta Starlinki ülitäpseks GPS-võrguks
• Kuidas vaadata, kuidas SpaceX Dragon kosmoselaev täna ISS-ilt lahkub
• SpaceX valis tarnima lasti NASA Lunar Gateway kosmosejaama
• SpaceX käivitab homme kuuenda Starlinki käivituse: vaadake, kuidas seda vaadata
• SpaceX kasutab oma Starshipi rakettide jaoks teist tüüpi roostevaba terast