Satelliittimegakonstellaatioiden lupaus ja vaara

Jos olet seurannut SpaceX: n kehitystä Starlink projekti maailmanlaajuisen laajakaistaisen internetin luomiseksi olet huomannut, että yritys ei säännöllisesti laukaise yksittäisiä satelliitteja vaan kokonaisia ​​60 satelliitin eriä kerrallaan.

Nämä erät muodostavat taivaalla verkon, jota kutsutaan satelliittikonstellaatioksi, joka mahdollistaa lähes maailmanlaajuisen peiton tavalla, johon yksittäinen satelliitti ei pysty. Eikä vain SpaceX käytä tätä lähestymistapaa – Amazonin yritykset työskentelevät Kuiper Systems -tytäryhtiönsä kautta satelliittikonstellaatioiden parissa. Facebook, Athena-projektinsa kautta.

Mutta kaikki eivät ole mukana lähettämässä niin monia satelliitteja yötaivaalle. Etenkin tähtitieteilijät ovat valittaneet, että tällaiset tähtikuviot uhkaavat heidän kykyään kerätä tietoja teleskooppien ja

Ymmärtääksemme tämän monimutkaisen ongelman läpikotaisin, keskustelimme kahden asiantuntijan kanssa: Olivier Hainaut'n, tähtitieteilijän ja johtavan satelliittien tutkijan kanssa. tähtikuviot vaikuttavat tähtitieteellisiin havaintoihin, ja Brad King, yhtiön toimitusjohtaja, joka valmistaa propulsiojärjestelmiä Yhdysvaltain armeijan käyttämille satelliiteille tähtikuvioita.

Hyvä: mitä satelliittikonstellaatiot voivat tarjota, mitä yksittäiset satelliitit eivät pysty

Yksi konstellaatiolähestymistavan suurimmista eduista on, että sen avulla verkkoja voidaan helposti päivittää ajan myötä. Kun järjestelmässä on yksi suuri satelliitti, laitteiston rakentaminen ja kehittäminen saattaa kestää vuosia. Kun se on käynnistetty, on erittäin vaikeaa lisätä toimintoja tai parantaa laitteistoa.

Mutta satelliittien avulla voit asteittain parantaa laitteistoa laukaisun aikana. Jos yritys alkaa ottaa käyttöön satelliitteja ja sitten parin vuoden kuluttua ne kehittyvät tarkempia esimerkiksi anturit voivat helposti sovittaa uudet anturit seuraavaan satelliittierään ja ottaa käyttöön niitä. Nykyiset satelliitit voivat edelleen toimia yhdessä ja laivastoa voidaan asteittain päivittää.

Tähdistöjä päivitetään näin jatkuvasti, sanoi King, Orbionin, pienen sat-propulsion, toimitusjohtaja. Yritys tarjoaa tällä hetkellä propulsiojärjestelmän puolustusalan edistyneille tutkimusprojekteille viraston Blackjack-satelliitti tähdistö.

"Jos lennät 100 satelliittia, et lennä 100 satelliittia ja odota sitten 10 vuotta ja sitten laukaise 100 lisää", King sanoi. "Päivität laivastoa jatkuvasti noin 20 %:lla laivastosta vuodessa."

Tämä tarkoittaa myös sitä, että pitkän aikavälin hankkeissa he voivat selviytyä budjettileikkauksista vähentämällä kokonaiskalustoa sen sijaan, että projekti romuttaisi kokonaan. Tämä on tärkeää hallitusohjelmissa, jotka saattavat kestää vuosikymmenen ja joiden jälkeen niiden budjettia leikataan.

Hallituksille ja armeijalle konstellaatioiden käyttäminen tarjoaa erityisiä lisäetuja. "Ensisijainen hyöty on joustavuus", King sanoi. "Se mitä voit tehdä tähdistölle, jota et voi tehdä yhdellä [satelliitilla], on, että voit olla kestävä hyökkäyksiä vastaan. Jos sinulla on yksi erittäin suuri, erittäin arvokas satelliitti kiertoradalla ja sinulla on vastustaja, joka haluaa kieltää sen käytön satelliittia vahingoittamalla sitä tai muilla keinoin, se vaatii todella vain yhden luodin, jos haluat, ottaaksesi koko kyvyn alas.

"Jos sinulla on sen sijaan tämä toiminto jaettu 100 satelliitin kesken, hyökkäyssyvyytesi on oltava paljon syvemmällä, jotta toiminto vähenee. Joten se toimii pelotteena hyökkäyksiä vastaan. Se ei ole iso, lihava, mehukas kohde, joka houkuttelee vihollista hyökkäämään sitä vastaan."

Ja kun tähdistö on paikallaan, sitä voidaan käyttää kaikenlaisiin viestintätarkoituksiin. SpaceX: n Starlink-ohjelman tavoitteena on tarjota maailmanlaajuista laajakaistainternetiä, jolla on monia mahdollisia etuja. Lisäksi mahdollisuus tarjota Internetiä köyhille tai maaseutualueille, joilla on vähän tai ei ollenkaan Internet-palvelua Tällä hetkellä se voisi olla myös korvaamaton turvallisuussyistä, koska se pystyy jäljittämään lentokoneita ja laivoja ympäri maailmaa. Ja jos alueella on useita Internet-palveluntarjoajia, ihmiset voivat käyttää Internetiä vapaammin ilman hallitusten asettamia rajoituksia.

Huono: Miksi tähtikuvioissa on tähtitieteilijöitä käsivarsissa

Kuten kaikki tekniset edistysaskeleet, satelliittien tähdistöjen laukaisu sisältää myös ongelmia. Viime vuonna SpaceX: n ja tähtitieteellisen yhteisön välillä käytiin joskus kiivasta keskustelua Starlink-satelliittien laukaisusta.

Kun satelliitit laukaistaan, ne voivat lähteä valon polkuja taivaalla, varsinkin hämärässä. Vaikka jotkut pitävät näitä polkuja kauniina, ne voivat häiritä tähtitieteellisiä lukemia, koska ne ovat paljon kirkkaampia kuin tähdet tai galaksit, joita tähtitieteilijät yrittävät tarkkailla. On myös kysymys siitä, olisivatko Starlink-satelliitit, jotka istuvat erityisen matalalla kiertoradalla, näkyvät paljaalla silmällä ja häiritsevätkö ne lukemia, kun ne ovat paikallaan.

Kansainvälinen tähtitieteellinen liitto julkaisi a lausunto kesällä 2019 ja a seuranta tämän vuoden helmikuussa, jotka molemmat "ilmaisivat huolensa kielteisistä vaikutuksista, joita suunnitellut megakonstellaatiot viestintäsatelliiteilla voi olla tähtitieteellisiä havaintoja", nimeäen erityisesti Starlinkin, Iridium-satelliittikonstellaation, OneWeb ja muut.

SpaceX ratkaisi nopeasti ongelmat, joita Starlink aiheutti optisessa tähtitieteessä, ja työskenteli tähtitieteilijöiden kanssa löytää ratkaisu. Aluksi he yrittivät maalata satelliitit tummemmiksi, mikä heikensi niiden ulkonäköä, mutta ei tarpeeksi tyydyttämään tähtitieteilijöitä. Joten he siirtyivät uuteen muotoiluun, jossa oli visiiri, joka toimii aurinkosuojana.

"Se on todella fiksua", Hainaut sanoi. "Koska jos satelliitti ei ole valaistu, se on täysin pimeä, se on näkymätön. Tämä tarkoittaa, että visiiri voi piilottaa suurimman osan satelliitista. Satelliitin rakenne tarkoittaa, että sinulla voi olla visiiri, jossa maasta katsottuna näet visiirin takaosan, joten on pimeää ja koko satelliitin pohja on varjossa. Tämä tarkoittaa, että satelliitti himmenee useita magnitudeja."

SpaceX on myös säätänyt satelliitteihin kiinnitettyjen aurinkopaneelien kulmaa niin, että valaistu osa ei ole näkyvissä maasta. Yhdessä näiden korjausten pitäisi enemmän tai vähemmän ratkaista ongelma, joka liittyy toiminnassa oleviin Starlink-satelliitteihin, jotka häiritsevät maanpäällistä optista tähtitiedettä.

Satelliittien kanssa on myös ongelmia, jotka häiritsevät radioastronomiaa. Saattaa olla ongelma nimeltä taajuusvuoto, kun satelliitit lähettävät pieniä määriä radioaaltoja ensisijaisen toimintataajuutensa ylittävillä taajuuksilla, mikä voi aiheuttaa ongelmia radioastronomeille. Radioteleskooppien on yleensä käsiteltävä paljon taustamelua, ja satelliittien tähdistö voi vaikuttaa tähän.

SpaceX työskentelee myös tähtitieteilijän kanssa tässä asiassa, ja tähtitieteilijät näyttävät laajasti optimistinen että ratkaisu löytyy.

Viimeinen ongelma, joka liittyy suurten satelliittien laukaisemiseen, ei ole helppo tekninen korjaus. Ongelmana kiertoradan tungosta on tulossa yhä enemmän avaruusyhteisön painopisteeksi, ja sen määrä on huolissaan roskaa planeettamme kiertoradalla. Avaruusromut voivat olla erittäin vaarallisia ja uhkaavat kaikkea kansainvälisestä avaruusasemasta mahdolliseen kykyymme laukaista satelliitteja edullisesti tulevaisuudessa.

Pääasiallinen lähestymistapa tähän ongelmaan on ollut yritysten varmistaa, että ne voivat vastuullisesti siirtää satelliittejaan, kun niitä ei enää tarvita. Kun Starlink-satelliitti tulee käyttöikänsä päähän tai jos satelliitti on viallinen, se on suhteellisen helppo hävittää, koska tähdistö on matalalla kiertoradalla. Satelliitit on vain ohjattava alemmalle kiertoradalle ja ne putoavat ilmakehään ja palavat.

Muut tähtikuviot voivat istua korkeammalla kiertoradalla. Näissä tapauksissa on helpompi lähettää ne niin sanotulle hautausmaan kiertoradalle kuin tuoda ne alas ilmakehään. Mutta jos satelliitti epäonnistuu korkeammalla, se voi pysyä siellä hyvin pitkään. Joten jotkut satelliitit on nyt varustettu ominaisuuksilla, kuten koukuilla, jotka helpottavat sitä toinen satelliitti, johon tartutaan ja hävitä ne.

Ruma: Mitä tähtikuvioiden tulevaisuus tuo tullessaan?

Hainaut korosti, että SpaceX oli tehnyt paljon enemmän kuin mitä heillä oli velvollisuus puuttua asiaan ongelmia, joita Starlink aiheutti tähtitieteelliselle yhteisölle, ja hän uskoo, että nämä ongelmat voivat olla ratkaistu. Ongelmana on, että tähdistöjen suosion kasvaessa ja yhä useammat yritykset lanseeraavat niitä tulevaisuudessa, ottavatko nämä uudet toimijat yhtä huomioon yötaivasta?

"[SpaceX] todella menee pois tieltään, paljon pidemmälle kuin he ovat lain mukaan velvollisia ratkaisemaan ongelmat", Hainuat sanoi. "Astronomeilla on erittäin hyvä työsuhde Starlinkin kanssa, mutta ei ole selvää, että meillä on samanlainen suhde muihin [yrityksiin], koska se on vain hyvää tahtoa."

Voidaanko muiden yritysten luottaa seuraamaan SpaceX: n esimerkkiä? On olemassa sopimuksia avaruuden käytöstä, mukaan lukien kysymykset, kuten satelliittien hävittäminen niiden elinkaaren lopussa. Monet asiantuntijat kuitenkin väittävät, että näitä sopimuksia on vahvistettava ja että niillä on oltava seurauksia yrityksille, jotka eivät noudata niitä.

"Ongelma on, ettei ole hallintoelintä, joka voisi todella soveltaa yhdenmukaisesti rangaistuksia", King sanoi. "On vahvat suuntaviivat ja sopimukset, mutta niiden täytäntöönpano on ongelmallista."

Starlinkin kaltaiset satelliittikonstellaatiot voivat mahdollistaa fantastisia uusia askeleita televiestinnässä, mutta meidän on löydettävä tapa tasapainottaa tämä kyky tarpeeseen tutkia yötaivasta ja ymmärtää planeettamme ulkopuolella olevaa maailmankaikkeutta.

"Avaruus on julkinen yhteinen omaisuus, jonka me kaikki jaamme", King sanoi. "Yhteiskuntana on tehtävä paljon työtä, kun konstellaatioita alkaa lisääntyä... Kaikki ja kukaan ei omista tilaa, ja me kaikki haluamme jakaa sen."

Toimittajien suositukset

• Kuinka SpaceX voisi muuttaa Starlinkin erittäin tarkaksi GPS-verkoksi
• Kuinka katsella SpaceX Dragon -avaruusaluksen lähtöä ISS: stä tänään
• SpaceX päätti toimittaa rahtia NASAn Lunar Gateway -avaruusasemalle
• SpaceX suorittaa kuudennen Starlink-laukaisunsa huomenna: Näin katsot
• SpaceX käyttää erilaista ruostumatonta terästä Starship-raketeissaan