Про хороше, погане і потворне в супутникових мегасузір’ях

Якщо ви стежили за розвитком проекту SpaceX Starlink зі створення глобального широкосмугового інтернету, то помітили, що компанія регулярно запускає не окремі супутники, а цілі партії по 60 супутників за один раз.

• Це добре: Що супутникові угруповання можуть запропонувати, чого не можуть окремі супутники
• Погане: Чому сузір’я викликають у деяких астрономів озлоблення
• Потворне: Що чекає на сузір’я в майбутньому?

Ці партії утворюють в небі мережу, яка називається супутниковим угрупуванням, що забезпечує майже глобальне покриття, яке не під силу одному супутнику. І не лише SpaceX використовує цей підхід – над супутниковими угрупованнями працюють компанії від Amazon, через її дочірню компанію Kuiper Systems, до Facebook, через її проект Athena.

Але не всі схвалюють запуск такої кількості супутників у нічне небо. Астрономи, зокрема, скаржаться, що такі сузір’я загрожують їхній здатності збирати дані за допомогою телескопів і можуть перешкоджати науковому прогресу.

Щоб розібратися в тонкощах цього складного питання, ми поспілкувалися з двома експертами: Олів’є Ено, астрономом і провідним дослідником теми впливу супутникових угруповань на астрономічні спостереження, та Бредом Кінгом, генеральним директором компанії, яка виробляє силові установки для супутників, що використовуються американськими військовими в угрупованнях.

Це добре: Що супутникові угруповання можуть запропонувати, чого не можуть окремі супутники

Однією з найбільших переваг супутникового підходу є те, що він дозволяє легко модернізувати мережі з часом. Коли система має один великий супутник, на створення і розвиток цього обладнання можуть піти роки. Після його запуску надзвичайно важко додати нові функції або удосконалити апаратне забезпечення.

Але маючи сузір’я супутників, ви можете поступово вдосконалювати апаратне забезпечення в міру запуску. Якщо компанія починає розгортати супутники, а потім, через пару років, розробляє більш точні датчики, наприклад, вона може легко вмонтувати нові датчики в наступну партію супутників і розгорнути їх. Існуючі супутники все ще можуть працювати разом, і флот можна поступово модернізувати.

Таким чином, угруповання постійно оновлюються, сказав Кінг, генеральний директор компанії “Орбіон”, яка виробляє малі супутники і в даний час забезпечує силову установку для супутникового угруповання “Блекджек” Агентства перспективних оборонних дослідницьких проектів США.

“Якщо ви запускаєте 100 супутників, ви не запускаєте 100 супутників, а потім чекаєте 10 років і запускаєте ще 100”, – сказав Кінг. “Ви постійно оновлюєте флот приблизно на 20% флоту на рік”.

Це також означає, що для довгострокових проектів вони можуть пережити скорочення бюджету за рахунок скорочення

Для урядів і військових є додаткові конкретні переваги використання сузір’їв. “Головною перевагою є стійкість”, – сказав Кінг. “За допомогою сузір’я можна зробити те, що неможливо зробити за допомогою одного [супутника], а саме – бути стійкими до атак. Якщо у вас є один дуже великий, дуже цінний супутник на орбіті, і у вас є супротивник, який хоче відмовити у використанні цього супутника, пошкодивши його або в інший спосіб, йому достатньо однієї кулі, якщо хочете, щоб знищити весь цей потенціал.

“Наявність декількох інтернет-провайдерів в регіоні може дозволити людям більш вільний доступ до інтернету, без обмежень, встановлених урядами”.

“Якщо замість цього ви розподіляєте цю функцію між 100 супутниками, то глибина атаки повинна бути набагато більшою, щоб вивести цю функцію з ладу. Таким чином, ця система забезпечує стримування від нападу. Це не велика, жирна, соковита мішень, яка спокушає ворога атакувати її”.

І як тільки сузір’я буде створено, його можна буде використовувати для різноманітних цілей зв’язку. Програма Starlink компанії SpaceX спрямована на забезпечення глобального широкосмугового інтернету, який має багато потенційних переваг. На додаток до потенціалу забезпечення інтернетом бідних або сільських регіонів, які наразі мають мало або взагалі не мають інтернет-послуг, він також може бути безцінним з точки зору безпеки, маючи можливість відстежувати літаки і кораблі по всьому світу. А наявність декількох інтернет-провайдерів в регіоні може дозволити людям отримати доступ до інтернету більш вільно, без обмежень, встановлених урядами.

Погане: Чому сузір’я викликають у деяких астрономів озлоблення

Як і з усіма технологічними досягненнями, запуск супутникових угруповань також супроводжується проблемами. Минулого року між компанією SpaceX і астрономічною спільнотою точилися запеклі дебати щодо запуску супутників Starlink.

Коли супутники запускаються, вони можуть залишати світлові сліди на небі, особливо в сутінках. Хоча дехто вважає ці сліди красивими, вони можуть заважати астрономічним спостереженням, оскільки вони набагато яскравіші, ніж зірки або галактики, за якими намагаються спостерігати астрономи. Існує також питання, чи будуть супутники Starlink, які знаходяться на особливо низькій орбіті, видимі неозброєним оком і заважатимуть спостереженням, коли вони будуть на місці.

Міжнародний астрономічний союз опублікував заяву влітку 2019 року і подальшу заяву в лютому цього року, в яких “висловив стурбованість з приводу негативного впливу, який заплановані мегасузір’я супутників зв’язку можуть мати на астрономічні спостереження”, конкретно назвавши Starlink, супутникове угруповання Iridium, OneWeb та інші.

SpaceX швидко відреагувала на проблеми, які Starlink спричинив в оптичній астрономії, працюючи з астрономами над пошуком рішення. Спочатку вони спробували пофарбувати супутники в більш темний колір, що дійсно зменшило їх зовнішній вигляд, але не настільки, щоб задовольнити астрономів. Тому вони перейшли до нового дизайну, який включав в себе козирок, що виконував роль сонцезахисного козирка.

“Це дуже розумно”, – сказав Ено. “Тому що якщо супутник не освітлений, він повністю темний, він невидимий. А це означає, що козирок може приховати більшу частину супутника. Конструкція супутника передбачає, що у вас може бути такий козирок, коли з землі ви бачите задню частину козирка, тому вона темна, а вся нижня частина супутника знаходиться в тіні. Це означає, що супутник стає на кілька величин слабшим”.

“Проблема орбітальної скупченості все частіше опиняється в центрі уваги космічного співтовариства, яке стурбоване кількістю сміття на орбіті навколо нашої планети”.

SpaceX також відрегулювала кут нахилу сонячних панелей, прикріплених до супутників, таким чином, щоб освітлена частина не була видна з Землі. У комплексі ці виправлення повинні більш-менш вирішити проблему, пов’язану з тим, що працюючі супутники Starlink заважають наземним оптичним астрономічним спостереженням.

Існують також певні проблеми із завадами, що створюють супутники для радіоастрономічних спостережень. Може виникнути проблема, яка називається частотною кровотечею, коли супутники випромінюють невелику кількість радіохвиль на частотах, що перевищують їхню основну робочу частоту, що може спричинити проблеми для радіоастрономів. Як правило, існує багато фонового шуму, з яким доводиться мати справу радіотелескопам, і супутникові угруповання можуть сприяти цьому.

SpaceX працює з астрономічною спільнотою над цим питанням, і астрономи налаштовані оптимістично, що рішення може бути знайдено.

Останнє питання, пов’язане із запуском великої кількості супутників, не є таким, що має просте технологічне вирішення. Проблема перенаселеності орбіти дедалі частіше опиняється в центрі уваги космічного співтовариства, яке занепокоєне кількістю сміття на орбіті навколо нашої планети. Космічне сміття може бути надзвичайно небезпечним, загрожуючи всьому – від Міжнародної космічної станції до нашої потенційної здатності запускати супутники за доступною ціною в майбутньому.

Основний підхід до цього питання полягає в тому, щоб компанії могли відповідально виводити свої супутники з орбіти після того, як вони стануть непотрібними. Коли термін експлуатації супутника Starlink добігає кінця, або якщо супутник виходить з ладу, його відносно легко утилізувати, оскільки сузір’я знаходиться на низькій орбіті. Супутники потрібно лише перевести на нижчу орбіту, і вони впадуть в атмосферу і згорять.

Інші сузір’я можуть знаходитися на більш високій орбіті. У таких випадках простіше відправити їх на так звану “цвинтарну” орбіту, ніж спускати в атмосферу. Але якщо супутник зазнає невдачі на більш високій некролозі, він може залишитися там на дуже довгий час. Тому деякі супутники зараз оснащуються такими елементами, як гаки, які полегшують іншому супутнику можливість схопити їх і утилізувати.

Потворне: Що чекає на сузір’я в майбутньому?

Ено підкреслив, що SpaceX доклала набагато більше зусиль, ніж вони були зобов’язані, щоб вирішити проблеми, які Starlink створив для астрономічної спільноти, і він впевнений, що ці проблеми можуть бути вирішені. Питання полягає в тому, що сузір’я стають все більш популярними і будуть запускатися більшою кількістю компаній в майбутньому, чи будуть ці нові гравці так само дбайливо ставитися до нічного неба?

“[SpaceX] дійсно виходить за рамки своїх можливостей, далеко за межі того, що вони юридично зобов’язані робити, щоб вирішити проблеми”, – сказав Хайнуат. “У астрономів дуже хороші робочі відносини зі Starlink, але не ясно, чи будуть у нас такі ж відносини з іншими [компаніями], тому що

“Проблема в тому, що немає керівного органу, який міг би дійсно однаково застосовувати покарання”, – сказав Кінг. “Існують чіткі керівні принципи і договори, але їх виконання є проблематичним”.

Супутникові сузір’я, такі як Starlink, можуть забезпечити нові фантастичні кроки в телекомунікаціях, але ми повинні знайти спосіб збалансувати цю здатність з необхідністю вивчати нічне небо і розуміти всесвіт за межами нашої планети.

“Космос – це наше спільне надбання, яке ми всі поділяємо”, – сказав Кінг. “Потрібно багато чого зробити як суспільству, оскільки сузір’я починають розростатися … Космос належить всім і нікому, і ми всі хочемо ним ділитися”.

Рекомендації редакторів

Чому так мало людей насправді користуються 5G в США? Ось що кажуть експерти

• Звук науки: Чому аудіо – це наступний рубіж у дослідженні Марса
• Як SpaceX може перетворити Starlink на надточну GPS-мережу
• Як великі дані змусили еволюціонувати полювання на позаземний розум
• Дивіться, як SpaceX відпрацьовує аварійну втечу з капсули Crew Dragon
• Зображення, що демонструє зрив астрономічних спостережень, спричинений попереднім запуском Starlink

Source: digitaltrends.com