ההבטחה והסכנה של מגה כוכבים לווייניים

אם עקבת אחר הפיתוח של SpaceX פרויקט Starlink כדי ליצור אינטרנט בפס רחב עולמי, שמתם לב שהחברה משגרת באופן קבוע לא רק לוויינים בודדים, אלא קבוצות שלמות של 60 לוויינים בכל פעם.

קבוצות אלה יוצרות רשת בשמים, הנקראת קבוצת כוכבים לוויינים, המאפשרת כיסוי כמעט גלובלי באופן שלווין בודד אינו יכול. ולא רק SpaceX משתמש בגישה זו - ישנן קבוצות לוויינים שעובדות עליהן על ידי חברות מאמזון, דרך חברת הבת שלה Kuiper Systems, פייסבוק, באמצעות פרויקט אתנה שלה.

אבל לא כולם שותפים לשיגור כל כך הרבה לוויינים לשמי הלילה. אסטרונומים במיוחד התלוננו שקבוצות כוכבים כאלה מאיימות על יכולתן לאסוף נתונים באמצעות טלסקופים עלול לעכב את ההתקדמות המדעית.

כדי להבין את הפרטים הקטנים של הסוגיה המורכבת הזו, שוחחנו עם שני מומחים: אוליבייה היינאוט, אסטרונום וחוקר מוביל בנושא איך לווין קבוצות כוכבים משפיעות על תצפיות אסטרונומיות, ובראד קינג, מנכ"ל חברה המייצרת מערכות הנעה ללוויינים המשמשות את צבא ארה"ב ב קבוצות כוכבים.

הטוב: מה שיכולות קבוצות כוכבים לוויינים להציע שלוויינים בודדים לא יכולים

אחד היתרונות הגדולים ביותר של גישת הקונסטלציה הוא שהיא מאפשרת לשדרג רשתות בקלות לאורך זמן. כאשר למערכת יש לוויין יחיד וגדול, החומרה הזו עשויה להימשך שנים לבנות ולפתח. לאחר השקתו, קשה מאוד להוסיף פונקציות או לשפר חומרה.

אבל עם קבוצת לוויינים, אתה יכול לשפר בהדרגה את החומרה תוך כדי שיגור. אם חברה מתחילה לפרוס לוויינים ואז, לאחר כמה שנים, הם מתפתחים מדויקים יותר חיישנים, למשל, הם יכולים בקלות להתאים את החיישנים החדשים לקבוצת הלוויינים הבאה ולפרוס אוֹתָם. הלוויינים הקיימים עדיין יכולים לעבוד יחד וניתן לשדרג את הצי בהדרגה.

לכן, קבוצות הכוכבים מתרעננות ללא הרף, אמר קינג, מנכ"ל Orbion, הנעה קטנה החברה מספקת כיום את מערכת ההנעה לפרויקטי המחקר המתקדמים של ההגנה של הסוכנות קבוצת לוויין בלאק ג'ק.

"אם אתה מטיס 100 לוויינים, אתה לא מטיס 100 לוויינים ואז ממתין 10 שנים ואז משגר 100 נוספים", אמר קינג. "אתה מרענן כל הזמן את הצי בכ-20% מהצי בשנה."

זה גם אומר שבפרויקטים ארוכי טווח הם יכולים לשרוד קיצוצים בתקציב על ידי צמצום הצי הכולל במקום לבטל פרויקט לחלוטין. זה חשוב בתוכניות ממשלתיות, שעשויות לפעול במשך עשור ולאחר מכן לקצץ בתקציבן.

עבור ממשלות וצבא, ישנם יתרונות ספציפיים נוספים לשימוש בקבוצות כוכבים. "היתרון העיקרי הוא חוסן", אמר קינג. "מה שאתה יכול לעשות עם קבוצת כוכבים שאתה לא יכול לעשות עם אחד [לווין] הוא שאתה יכול להיות עמיד בפני התקפות. אם יש לך לוויין אחד גדול מאוד, בעל ערך רב במסלול, ויש לך יריב שרוצה להכחיש את השימוש בו לוויין על ידי פגיעה בו או באמצעים אחרים, זה באמת דורש רק כדור אחד, אם תרצו, כדי לקחת את כל היכולת הזו מטה.

"אם במקום זאת יש לך את הפונקציונליות הזו משותפת בין 100 לוויינים, אז עומק ההתקפה שלך צריך להיות הרבה יותר עמוק כדי להוריד את הפונקציה. אז מה שהוא עושה זה לספק הרתעה מפני התקפה. זו לא מטרה גדולה, שמנה ועסיסית המפתה אויב לתקוף אותה".

וברגע שקבוצת כוכבים קיימת, ניתן להשתמש בה לכל מיני מטרות תקשורת. תוכנית Starlink של SpaceX שואפת לספק אינטרנט בפס רחב גלובלי, שיש לו יתרונות פוטנציאליים רבים. בנוסף לפוטנציאל לספק אינטרנט לאזורים עניים או כפריים שיש להם מעט או ללא שירות אינטרנט ברגע זה, זה יכול להיות בעל ערך רב גם למטרות בטיחות על ידי היכולת לעקוב אחר מטוסים וספינות על פני הגלובוס. וקיום מספר ספקי אינטרנט זמינים באזור יכול לאפשר לאנשים לגשת לאינטרנט בצורה חופשית יותר, ללא הגבלות שהציבו ממשלות.

הרע: למה לקבוצות כוכבים יש כמה אסטרונומים בזרועות

כמו בכל ההתקדמות הטכנולוגית, שיגור קבוצות כוכבים לוויינים מגיע עם בעיות גם כן. בשנה האחרונה היה ויכוח סוער לפעמים בין SpaceX לבין הקהילה האסטרונומית על שיגור לווייני Starlink.

כאשר לוויינים משוגרים, הם יכולים לעזוב שבילים של אור על פני השמים, במיוחד בדמדומים. למרות שחלקם מוצאים את השבילים האלה יפים, הם יכולים להפריע לקריאות אסטרונומיות מכיוון שהם הרבה יותר בהירים מהכוכבים או הגלקסיות שאסטרונומים מנסים לצפות בהם. ישנה גם בעיה האם לווייני Starlink, היושבים במסלול נמוך במיוחד, יהיו גלויים לעין בלתי מזוינת ומפריעים לקריאות ברגע שהם היו במקום.

האיגוד האסטרונומי הבינלאומי פרסם א הַצהָרָה בקיץ 2019 וא מעקב בפברואר השנה, שניהם "הביעו דאגה מההשפעה השלילית של המגה-קונסטלציות המתוכננות יתכן ללווייני תקשורת יש תצפיות אסטרונומיות", ובמיוחד שם Starlink, קבוצת הלוויין אירידיום, OneWeb ואחרים.

SpaceX מיהרה לטפל בבעיות שסטארלינק גרם באסטרונומיה האופטית, ועבדה עם אסטרונומים כדי מצא פיתרון. בהתחלה הם ניסו לצבוע את הלוויינים בצבע כהה יותר, מה שאכן הפחית את המראה שלהם אבל לא מספיק כדי לספק אסטרונומים. אז הם עברו לעיצוב חדש ששילב מגן שישמש כשמשיה.

"זה ממש חכם," אמרה Hainaut. "כי אם הלוויין אינו מואר, הוא חשוך לחלוטין, הוא בלתי נראה. אז זה אומר שהמצחייה יכולה להסתיר את רוב הלוויין. האופן שבו הלוויין בנוי אומר שאתה יכול לקבל מצחייה שבה, במבט מהקרקע, אתה רואה את החלק האחורי של המצחייה כך שהוא חשוך, וכל החלק התחתון של הלוויין בצל. זה אומר שהלוויין הופך לנחלש בכמה גדלים".

SpaceX גם התאימה את זווית הפאנלים הסולאריים המחוברים ללוויינים, כך שהחלק המואר לא נראה מכדור הארץ. בשילוב, תיקונים אלה אמורים לפתור פחות או יותר את הבעיה של לווייני Starlink מבצעיים המפריעים לאסטרונומיה האופטית הקרקעית.

יש גם כמה בעיות עם הלוויינים המפריעים לאסטרונומיה של הרדיו. יכולה להיות בעיה שנקראת דימום תדר שבו לוויינים פולטים כמויות קטנות של גלי רדיו בתדרים מעבר לתדר ההפעלה העיקרי שלהם, מה שעלול לגרום לבעיות לאסטרונומי רדיו. בדרך כלל יש הרבה רעשי רקע שטלסקופי רדיו צריכים להתמודד איתם, וקבוצות כוכבים לוויינים עשויות לתרום לכך.

SpaceX עובדת עם הקהילה האסטרונומית גם בנושא זה, ונראה שאסטרונומים אופטימי באופן כללי שאפשר למצוא פתרון.

הבעיה האחרונה עם שיגור מספר רב של לוויינים אינה בעיה שיש לה פתרון טכנולוגי קל. הבעיה של צפיפות מסלולית הופך יותר ויותר למוקד בקהילת החלל, עם דאגות לגבי כמות זבל במסלול סביב הפלנטה שלנו. פסולת חלל יכולה להיות מסוכנת ביותר, ומאיימת על כל דבר מתחנת החלל הבינלאומית ועד ליכולת הפוטנציאלית שלנו לעשות זאת שיגור לוויינים במחיר סביר בעתיד.

הגישה העיקרית לנושא זה הייתה שחברות יוודאו שהן יכולות לעקוף באחריות את הלוויינים שלהן ברגע שלא יהיה בהם צורך עוד. כאשר לוויין Starlink מגיע לסוף חייו, או אם לוויין פגום, קל יחסית להיפטר ממנו מכיוון שקבוצת הכוכבים יושבת במסלול נמוך. רק צריך לתמרן את הלוויינים למסלול נמוך יותר והם ייפלו לאטמוספירה ויישרפו.

קבוצות כוכבים אחרות עשויות לשבת במסלול גבוה יותר. במקרים אלה, קל יותר לשלוח אותם אל מה שנקרא מסלול בית קברות מאשר להוריד אותם לאטמוספירה. אבל אם לוויין נכשל במחסום גבוה יותר, הוא עלול להישאר שם זמן רב מאוד. אז כמה לוויינים מצוידים כעת בתכונות כמו ווים, שמקלים על זה לוויין נוסף לאחוז בו ולהיפטר מהם.

המכוער: מה צופן העתיד עבור קבוצות הכוכבים?

חינאוט הדגישה ש-SpaceX עשתה מאמצים הרבה מעבר למה שהייתה מחויבת אליו כדי לטפל בעיות שסטרלינק גרם לקהילה האסטרונומית, והוא בטוח שבעיות אלו יכולות להיות נפתר. הבעיה היא שכאשר קבוצות הכוכבים יהפכו לפופולריות יותר ויושקו על ידי חברות נוספות בעתיד, האם השחקנים החדשים הללו יתחשבו באותה מידה בשמי הלילה?

"[SpaceX] באמת יוצא מגדרם, הרבה מעבר למה שהם מחויבים לעשות על פי חוק, כדי לפתור את הבעיות", אמר היינואט. "לאסטרונומים יש יחסי עבודה טובים מאוד עם סטארלינק, אבל לא ברור שיהיה לנו אותו סוג של קשר עם [חברות], כי זה רק רצון טוב".

האם ניתן לסמוך על חברות אחרות שילכו בעקבותיה של SpaceX? יש אמנות והסכמים על השימוש בחלל, כולל נושאים כמו סילוק לוויינים כשהם מגיעים לסוף חייהם. עם זאת, מומחים רבים טוענים כי יש לחזק את האמנות הללו, וכי צריכות להיות השלכות לחברות שאינן עומדות בהן.

"הבעיה היא שאין גוף שלטוני שיכול להחיל עונשים באופן אחיד", אמר קינג. "יש הנחיות ואמנות חזקות, אבל האכיפה של אלה היא בעייתית".

קבוצות כוכבים לווייניות כמו Starlink יכולות לאפשר שלבים חדשים פנטסטיים בתחום התקשורת, אבל אנחנו צריכים למצוא דרך לאזן את היכולת הזו עם הצורך ללמוד את שמי הלילה ולהבין את היקום שמעבר לכוכב הלכת שלנו.

"החלל הוא נחלת הכלל שכולנו חולקים", אמר קינג. "צריך לעבוד הרבה כחברה מכיוון שקונסטלציות מתחילות להתרבות... לכל אחד ולאף אחד יש שטח, וכולנו רוצים לחלוק אותו."

המלצות עורכים

• כיצד SpaceX יכולה להפוך את Starlink לרשת GPS מדויקת במיוחד
• כיצד לצפות בחללית SpaceX Dragon עוזבת את ISS היום
• SpaceX נבחרה לספק מטען לתחנת החלל Lunar Gateway של נאס"א
• SpaceX מבצעת מחר את השיגור השישי של Starlink: כך ניתן לצפות
• SpaceX תשתמש בסוג אחר של פלדת אל-חלד עבור רקטות ספינת הכוכבים שלה