Promisiunea și pericolul megaconstelațiilor prin satelit

Dacă ați urmărit dezvoltarea SpaceX Proiectul Starlink pentru a crea internet în bandă largă global, veți fi observat că compania lansează în mod regulat nu doar sateliți individuali, ci și loturi întregi de 60 de sateliți la un moment dat.

Aceste loturi formează o rețea pe cer, numită constelație de sateliți, care permite o acoperire aproape globală într-un mod pe care un singur satelit nu poate. Și nu numai SpaceX folosește această abordare - există constelații de sateliți la care lucrează companiile de la Amazon, prin intermediul subsidiarei sale Kuiper Systems, pentru a Facebook, prin proiectul său Athena.

Dar nu toată lumea este de acord cu lansarea atât de mulți sateliți pe cerul nopții. În special, astronomii s-au plâns că astfel de constelații le amenință capacitatea de a colecta date folosind telescoape și

Pentru a înțelege dedesubturile acestei probleme complexe, am vorbit cu doi experți: Olivier Hainaut, astronom și cercetător de frunte pe tema modului în care satelitul constelațiile afectează observațiile astronomice, iar Brad King, CEO al unei companii care produce sisteme de propulsie pentru sateliți utilizați de armata SUA în constelații.

Ceea ce este bine: ce pot oferi constelațiile de sateliți, ceea ce sateliții individuali nu pot

Unul dintre cele mai mari avantaje ale abordării constelației este că permite rețelelor să fie ușor actualizate în timp. Când un sistem are un singur satelit mare, acest hardware ar putea dura ani pentru a construi și dezvolta. Odată lansat, este extrem de dificil să adăugați funcții sau să îmbunătățiți hardware-ul.

Dar, cu o constelație de sateliți, puteți îmbunătăți treptat hardware-ul pe măsură ce lansați. Dacă o companie începe să implementeze sateliți și apoi, după câțiva ani, aceștia se dezvoltă mai precis senzori, de exemplu, pot monta cu ușurință noii senzori în următorul lot de sateliți și pot implementa lor. Sateliții existenți pot lucra împreună, iar flota poate fi modernizată treptat.

Constelațiile sunt astfel reîmprospătate în mod continuu, a spus King, CEO-ul Orbion, o propulsie pentru satelituri mici. companie care furnizează în prezent sistemul de propulsie pentru proiectele de cercetare avansată de apărare ale agenției Constelație de sateliți Blackjack.

„Dacă zburați cu 100 de sateliți, nu zburați cu 100 de sateliți și apoi așteptați 10 ani și apoi lansați încă 100”, a spus King. „Reîmprospătați în mod continuu flota cu aproximativ 20% din flotă pe an.”

Acest lucru înseamnă, de asemenea, că, pentru proiectele pe termen lung, ei pot supraviețui reducerilor bugetare prin reducerea totală a flotei în loc să renunțe la casarea completă a unui proiect. Acest lucru este important în programele guvernamentale, care ar putea dura un deceniu și apoi să li se reducă bugetele.

Pentru guverne și armată, există avantaje specifice suplimentare ale utilizării constelațiilor. „Beneficiul principal este reziliența”, a spus King. „Ceea ce poți face cu o constelație pe care nu o poți face cu un [satelit] este că poți fi rezistent la atacuri. Dacă aveți un satelit foarte mare, foarte valoros pe orbită și aveți un adversar care vrea să nege utilizarea acestuia satelit prin deteriorarea acestuia sau prin alte mijloace, într-adevăr este nevoie doar de un glonț, dacă doriți, pentru a lua întreaga capacitate jos.

„Dacă, în schimb, aveți această funcționalitate împărțită între 100 de sateliți, atunci adâncimea de atac trebuie să fie mult mai profundă pentru a reduce funcția. Deci, ceea ce face este să ofere un factor de descurajare împotriva atacurilor. Nu este o țintă mare, grasă și suculentă care tentează un inamic să o atace.”

Și odată ce o constelație este la locul său, poate fi folosită pentru tot felul de scopuri de comunicare. Programul Starlink al SpaceX își propune să ofere internet în bandă largă la nivel mondial, care are multe avantaje potențiale. În plus față de potențialul de a oferi internet regiunilor sărace sau rurale care nu au un serviciu de internet puțin sau deloc în acest moment, ar putea fi, de asemenea, neprețuit din motive de siguranță, fiind capabil să urmărească avioanele și navele de pe tot globul. Și a avea mai mulți furnizori de internet disponibili într-o regiune ar putea permite oamenilor să acceseze internetul mai liber, fără restricții impuse de guverne.

De rău: de ce constelațiile au câțiva astronomi în brațe

Ca și în cazul tuturor progreselor tehnologice, lansarea constelațiilor de sateliți vine și cu probleme. Ultimul an a avut loc o dezbatere uneori aprinsă între SpaceX și comunitatea astronomică cu privire la lansarea sateliților Starlink.

Când sateliții sunt lansați, aceștia pot pleca urme de lumină pe cer, mai ales în amurg. Deși unii consideră că aceste trasee sunt frumoase, ele pot interfera cu citirile astronomice, deoarece sunt mult mai strălucitoare decât stelele sau galaxiile pe care astronomii încearcă să le observe. Există, de asemenea, problema dacă sateliții Starlink, care se află pe o orbită deosebit de joasă, ar fi vizibili cu ochiul liber și ar interfera cu citirile odată ce au fost la locul lor.

Uniunea Astronomică Internațională a lansat a afirmație în vara anului 2019 și a urmare în februarie a acestui an, ambii „și-au exprimat îngrijorarea cu privire la impactul negativ pe care megaconstelațiile planificate de sateliții de comunicații pot avea observații astronomice”, denumind în mod special Starlink, constelația satelitului Iridium, OneWeb și altele.

SpaceX s-a grăbit să abordeze problemele pe care Starlink le-a cauzat în astronomia optică, lucrând cu astronomii gaseste o solutie. La început, au încercat să picteze sateliții într-o culoare mai închisă, ceea ce le-a redus aspectul, dar nu suficient pentru a-i satisface pe astronomi. Așa că au trecut la un nou design care includea o vizor pentru a acționa ca un parasolar.

„Este foarte inteligent”, a spus Hainaut. „Pentru că dacă satelitul nu este iluminat, este complet întuneric, este invizibil. Și asta înseamnă că viziera poate ascunde cea mai mare parte a satelitului. Modul în care este construit satelitul înseamnă că puteți avea un vizier în care, văzut de la sol, vedeți partea din spate a vizierei, astfel încât să fie întuneric, iar întreg partea de jos a satelitului este în umbră. Asta înseamnă că satelitul devine mai slab cu câteva magnitudini.”

SpaceX a ajustat și unghiul panourilor solare atașate sateliților, astfel încât partea iluminată să nu fie vizibilă de pe Pământ. În combinație, aceste remedieri ar trebui să rezolve mai mult sau mai puțin problema sateliților operaționali Starlink care interferează cu astronomia optică de la sol.

Există, de asemenea, unele probleme cu sateliții care interferează cu radioastronomia. Poate exista o problemă numită sângerare de frecvență în care sateliții emit cantități mici de unde radio la frecvențe peste frecvența lor primară de operare, ceea ce poate cauza probleme radioastronomilor. În general, există o mulțime de zgomot de fond cu care radiotelescoapele trebuie să facă față, iar constelațiile de sateliți pot contribui la acest lucru.

SpaceX lucrează cu comunitatea astronomică și în această problemă, iar astronomii par în linii mari optimist ca se poate gasi o solutie.

Ultima problemă cu lansarea unui număr mare de sateliți nu este una care are o soluție tehnologică ușoară. Problema de înghesuirea orbitală devine din ce în ce mai mult un accent în comunitatea spațială, cu preocupări cu privire la cantitatea de gunoaie pe orbită în jurul planetei noastre. Resturile spațiale pot fi extrem de periculoase, amenințând totul, de la Stația Spațială Internațională la capacitatea noastră potențială de a face acest lucru lansează sateliți accesibil în viitor.

Principala abordare a acestei probleme a fost ca companiile să se asigure că își pot deorbita în mod responsabil sateliții odată ce nu mai sunt necesari. Când un satelit Starlink ajunge la sfârșitul vieții sau dacă un satelit este defect, este relativ ușor de eliminat, deoarece constelația se află pe o orbită joasă. Sateliții trebuie doar manevrați pe o orbită inferioară și vor cădea în atmosferă și vor arde.

Alte constelații pot sta pe o orbită mai înaltă. În aceste cazuri, este mai ușor să le trimiți în ceea ce se numește o orbită a cimitirului decât să le cobori în atmosferă. Dar dacă un satelit eșuează într-un obit superior, acesta poate rămâne acolo pentru o perioadă foarte lungă de timp. Așadar, unii sateliți sunt acum echipați cu caracteristici precum cârlige, care fac acest lucru mai ușor un alt satelit de care să te apuci și aruncați-le.

Urâtul: Ce le rezervă viitorul constelațiilor?

Hainaut a subliniat că SpaceX a depus eforturi mult peste ceea ce erau obligați pentru a aborda problemele pe care Starlink le-a cauzat comunității astronomice și este încrezător că aceste probleme pot fi rezolvat. Problema este, cu constelațiile care devin tot mai populare și fiind lansate de mai multe companii în viitor, acești noi actori vor fi la fel de atenți la cerul nopții?

„[SpaceX] își iese cu adevărat din cale, cu mult dincolo de ceea ce sunt obligați legal să facă, pentru a rezolva problemele”, a spus Hainuat. „Astronomii au o relație de lucru foarte bună cu Starlink, dar nu este clar că vom avea același tip de relație cu alte [companii], pentru că este doar bunăvoință.”

Se poate avea încredere în alte companii să urmeze exemplul SpaceX? Există tratate și acorduri privind utilizarea spațiului, inclusiv chestiuni precum eliminarea sateliților atunci când ajung la sfârșitul vieții. Cu toate acestea, mulți experți susțin că aceste tratate trebuie consolidate și că trebuie să existe consecințe pentru companiile care nu le respectă.

„Problema este că nu există un organism de conducere care să poată aplica într-adevăr pedepse uniform”, a spus King. „Există linii directoare și tratate puternice, dar aplicarea acestora este problematică”.

Constelațiile de sateliți precum Starlink pot permite noi pași fantastici în telecomunicații, dar trebuie să găsim o modalitate de a echilibra această abilitate cu nevoia de a studia cerul nopții și de a înțelege universul dincolo de planeta noastră.

„Spațiul este un bun public comun pe care îl împărtășim cu toții”, a spus King. „Trebuie să se rezolve multe ca societate, deoarece constelațiile încep să prolifereze... Toată lumea și nimeni nu deține spațiu și cu toții vrem să-l împărtășim.”

Recomandările editorilor

• Cum ar putea SpaceX transforma Starlink într-o rețea GPS ultraprecisă
• Cum să urmăriți nava spațială SpaceX Dragon plecând de la ISS astăzi
• SpaceX a ales să livreze mărfuri către stația spațială Lunar Gateway a NASA
• SpaceX efectuează a șasea lansare Starlink mâine: iată cum să urmăriți
• SpaceX va folosi un alt tip de oțel inoxidabil pentru rachetele sale Starship