Перспективы и опасности спутниковых мегасозвездий

Если вы следили за развитием SpaceX Проект Старлинк Чтобы создать глобальный широкополосный Интернет, вы заметили, что компания регулярно запускает не только отдельные спутники, но и целые партии по 60 спутников одновременно.

Эти пакеты образуют сеть в небе, называемую спутниковой группировкой, которая обеспечивает почти глобальное покрытие, чего не может сделать один спутник. И не только SpaceX использует этот подход: над созданием спутниковых группировок работают компании Amazon через свою дочернюю компанию Kuiper Systems, чтобы Фейсбук, через свой проект Athena.

Но не все согласны с запуском такого количества спутников в ночное небо. Астрономы, в частности, жаловались, что такие созвездия угрожают их способности собирать данные с помощью телескопов и телескопов. может препятствовать научному прогрессу.

Чтобы понять все тонкости этого сложного вопроса, мы поговорили с двумя экспертами: Оливье Эно, астрономом и ведущим исследователем того, как спутники созвездия влияют на астрономические наблюдения, и Брэд Кинг, генеральный директор компании, производящей двигательные установки для спутников, используемых военными США в созвездия.

Хорошее: что спутниковые группировки могут предложить такого, чего не могут предложить одиночные спутники

Одним из самых больших преимуществ группового подхода является то, что он позволяет легко обновлять сети с течением времени. Если в системе есть один большой спутник, на создание и разработку этого оборудования могут уйти годы. После запуска чрезвычайно сложно добавлять функции или улучшать аппаратное обеспечение.

Но благодаря созвездию спутников вы можете постепенно улучшать оборудование по мере запуска. Если компания начнет развертывать спутники, а потом, через пару лет, разработает более точные датчики, например, они могут легко встроить новые датчики в следующую партию спутников и развернуть их. Существующие спутники по-прежнему могут работать вместе, а флот можно постепенно обновлять.

Таким образом, созвездия постоянно обновляются, сказал Кинг, генеральный директор Orbion, небольшого спутника. компания, в настоящее время поставляющая двигательную установку для проектов перспективных оборонных исследований. Агентства Спутниковая группировка блэкджека.

«Если вы запускаете 100 спутников, вы не запускаете 100 спутников, а затем ждете 10 лет, а затем запускаете еще 100», — сказал Кинг. «Вы постоянно обновляете автопарк примерно на 20% парка в год».

Это также означает, что в долгосрочных проектах они могут пережить сокращение бюджета за счет сокращения общего парка вместо полного отказа от проекта. Это важно для государственных программ, которые могут действовать в течение десятилетия, а затем их бюджеты будут сокращены.

Для правительств и военных есть дополнительные преимущества использования созвездий. «Основное преимущество — это устойчивость», — сказал Кинг. «Что вы можете сделать с группировкой, чего не можете сделать с одним [спутником], так это то, что вы можете быть устойчивыми к атакам. Если у вас есть один очень большой и очень ценный спутник на орбите, и у вас есть противник, который хочет запретить его использование спутника, повредив его или другим способом, на самом деле достаточно одной пули, если хотите, чтобы уничтожить всю эту возможность. вниз.

«Если вместо этого вы разделите эту функциональность между 100 спутниками, тогда глубина вашей атаки должна быть намного глубже, чтобы отключить эту функцию. Таким образом, он обеспечивает сдерживание против нападения. Это не большая, толстая и сочная цель, соблазняющая врага атаковать ее».

И как только группировка будет создана, ее можно будет использовать для самых разных целей связи. Программа Starlink компании SpaceX направлена ​​на обеспечение глобального широкополосного Интернета, который имеет множество потенциальных преимуществ. В дополнение к потенциалу предоставления Интернета бедным или сельским регионам, в которых Интернет практически отсутствует или практически отсутствует. На данный момент он также может оказаться неоценимым в целях безопасности, поскольку позволит отслеживать самолеты и корабли по всему миру. А наличие нескольких интернет-провайдеров в регионе может позволить людям более свободно получать доступ к Интернету без ограничений, вводимых правительствами.

Плохое: почему созвездия раздражают некоторых астрономов

Как и все технологические достижения, запуск спутниковых группировок также сопряжен с проблемами. В прошлом году между SpaceX и астрономическим сообществом иногда происходили жаркие дебаты по поводу запуска спутников Starlink.

При запуске спутников они могут уйти тропы света по небу, особенно в сумерках. Хотя некоторые находят эти следы красивыми, они могут мешать астрономическим показаниям, поскольку они намного ярче, чем звезды или галактики, которые астрономы пытаются наблюдать. Существует также вопрос о том, будут ли спутники Starlink, находящиеся на особенно низкой орбите, видны невооруженным глазом и будут мешать показаниям, когда они окажутся на месте.

Международный астрономический союз опубликовал заявление летом 2019 года и следовать за в феврале этого года, оба из которых «выразили обеспокоенность по поводу негативного воздействия, которое запланированное создание мегасозвездий спутники связи могут проводить астрономические наблюдения», в частности называя Starlink, спутниковую группировку Iridium, OneWeb и другие.

SpaceX быстро решила проблемы, которые Starlink вызвала в оптической астрономии, работая с астрономами над найти решение. Сначала они попытались покрасить спутники в более темный цвет, что уменьшило их внешний вид, но не настолько, чтобы удовлетворить астрономов. Поэтому они перешли к новому дизайну, в который вошел козырек, выполняющий роль солнцезащитного козырька.

«Это действительно умно», — сказал Эно. «Потому что если спутник не освещен, то он совершенно темный, его не видно. Это означает, что козырек может скрыть большую часть спутника. Конструкция спутника означает, что у вас может быть козырек, в котором, если смотреть с земли, вы видите заднюю часть козырька, поэтому темно, а вся нижняя часть спутника находится в тени. Это означает, что спутник станет на несколько звездных величин слабее».

SpaceX также скорректировала угол наклона солнечных панелей, прикрепленных к спутникам, так, чтобы освещенная часть не была видна с Земли. В совокупности эти исправления должны более или менее решить проблему помех работающих спутников Starlink наземной оптической астрономии.

Есть также некоторые проблемы со спутниками, мешающими радиоастрономии. Может возникнуть проблема, называемая утечкой частот, когда спутники излучают небольшое количество радиоволн на частотах, выходящих за рамки их основной рабочей частоты, что может вызвать проблемы для радиоастрономов. Обычно радиотелескопам приходится иметь дело с большим фоновым шумом, и этому могут способствовать группировки спутников.

SpaceX также работает с астрономическим сообществом по этому вопросу, и астрономы, похоже, в целом оптимистичный что решение можно найти.

Последняя проблема, связанная с запуском большого количества спутников, не имеет простого технологического решения. Проблема скученность орбит все больше становится в центре внимания космического сообщества, вызывая обеспокоенность по поводу количества мусор на орбите нашей планеты. Космический мусор может быть чрезвычайно опасным, угрожая всему: от Международной космической станции до нашей потенциальной способности запускать спутники в будущем по доступной цене.

Основной подход к этому вопросу заключался в том, чтобы компании убедились, что они могут ответственно вывести свои спутники с орбиты, когда они больше не нужны. Когда срок службы спутника Starlink подходит к концу или если спутник неисправен, от него относительно легко избавиться, поскольку созвездие находится на низкой орбите. Спутники просто нужно вывести на более низкую орбиту, и они упадут в атмосферу и сгорят.

Другие созвездия могут находиться на более высокой орбите. В таких случаях их легче отправить на так называемую кладбищенскую орбиту, чем спустить в атмосферу. Но если спутник выйдет из строя в более высоком бите, он может оставаться там очень долго. Поэтому некоторые спутники теперь оснащены такими функциями, как крючки, которые упрощают еще один спутник, за который можно ухватиться и избавиться от них.

Уродливое: какое будущее ждет созвездия?

Эно подчеркнул, что SpaceX приложила усилия, выходящие далеко за рамки своих обязанностей, чтобы решить проблему проблемы, которые Starlink создал для астрономического сообщества, и он уверен, что эти проблемы можно решить. решено. Вопрос в том, будут ли эти новые актеры так же внимательны к ночному небу, поскольку созвездия станут более популярными и будут запускаться все большим количеством компаний в будущем?

«[SpaceX] действительно делает все возможное, выходя далеко за рамки того, что они обязаны делать по закону, чтобы решить проблемы», — сказал Хайнуат. «У астрономов очень хорошие рабочие отношения со Starlink, но неясно, будут ли у нас такие же отношения с другими [компаниями], потому что это просто добрая воля».

Можно ли доверять другим компаниям, которые последуют примеру SpaceX? Существуют договоры и соглашения по использованию космоса, включая такие вопросы, как утилизация спутников, когда они подходят к концу своего срока службы. Однако многие эксперты утверждают, что эти договоры необходимо ужесточить и что должны быть предусмотрены последствия для компаний, которые их не соблюдают.

«Проблема в том, что не существует руководящего органа, который мог бы единообразно применять наказания», — сказал Кинг. «Существуют строгие руководящие принципы и договоры, но обеспечить их соблюдение проблематично».

Спутниковые группировки, такие как Starlink, могут обеспечить новые фантастические шаги в области телекоммуникаций, но нам нужно найти способ сбалансировать эту способность с необходимостью изучения ночного неба и понимания Вселенной за пределами нашей планеты.

«Космос — это общественное достояние, которое мы все разделяем», — сказал Кинг. «Обществу необходимо многое проработать, поскольку созвездия начинают разрастаться… Пространство принадлежит всем и никому, и мы все хотим его разделить».

Рекомендации редакции

• Как SpaceX может превратить Starlink в сверхточную сеть GPS
• Как сегодня посмотреть, как космический корабль SpaceX Dragon покидает МКС
• SpaceX выбрана для доставки грузов на космическую станцию ​​НАСА Lunar Gateway
• Завтра SpaceX выполнит свой шестой запуск Starlink: вот как смотреть
• SpaceX будет использовать другой вид нержавеющей стали для своих ракет Starship