W ciągu ostatniej dekady liczba satelitów na orbicie okołoziemskiej gwałtownie wzrosła. Było to możliwe dzięki miniaturyzacji elektroniki oraz względnie tanim startom rakiet. Zatłoczone nocne niebo stwarza jednak problemy – zarówno astronomom i astrofotografom, jak i astronautom.
Mniej więcej co tydzień w kosmos wystrzeliwana jest kolejna rakieta. Czasem z łazikiem marsjańskim, czasem z kosmicznymi turystami, ale najczęściej nadal z satelitami, które mają wejść na orbitę Ziemi. Także wczoraj na orbitę okołobiegunową trafił kolejny satelita, Landsat 9. Będzie zbierał dane naukowe, ważne między innymi z istotnych dla nas względów ekologicznych. Jednak to również kolejny obiekt na orbicie, z którym kiedyś trzeba będzie coś zrobić. To, że kosmos wokół nas jest dość zatłoczony, wiemy od dobrych kilkunastu lat, ale jak bardzo jest on zatłoczony? I jak tłoczno będzie tam w przyszłości?
rofesor fizyki, dyrektor Centrum Nauki i Technologii Kosmicznej na Uniwersytecie Massachusetts, podjął próbę oszacowania tej liczby. Zwraca też uwagę na fakt, że sporo satelitów, które zostały umieszczone na orbicie, już dawno spłonęło w atmosferze. Jednak tysiące tych obiektów pozostały i nadal nad nami krążą, a sam trend przyrostu satelitów jest wyraźny. Odkąd Związek Radziecki w 1957 roku wystrzelił w kosmos Sputnika 1, pierwszego satelitę stworzonego przez człowieka, ogółem ludzkość co roku systematycznie umieszczała na orbicie coraz więcej sztucznych obiektów. W drugiej połowie XX wieku pojawił się ich powolny, ale stały wzrost, z 60 do 100 nowych satelitów nad Ziemią rocznie.
Ale trwało to tylko do początku 2010 roku. Od tego czasu tempo to dramatycznie wzrosło. Do 2020 roku 114 startów rakietowych wyniosło w kosmos około 1300 satelitów, po raz pierwszy przekraczając liczbę 1000 nowych satelitów na rok. Ale żaden rok w przeszłości nie może się równać z rokiem 2021. Stan na 16 września 2021 to około 1400 nowych satelitów, które w tym właśnie roku zaczęły okrążać Ziemię, przy czym liczba ta wciąż rośnie. Kilkanaście dni temu wysłano na orbitę kolejnych kilkadziesiąt satelitów z serii Starlink.
Są dwa główne powody tego wykładniczego wzrostu. Po pierwsze, umieszczenie satelity na orbicie nigdy nie było prostsze. 29 sierpnia 2021 roku rakieta SpaceX dostarczyła kilka satelitów – w tym jednego zbudowanego przez studentów profesora – na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 11 października satelity te zostaną umieszczone na orbicie, a więc całkowita ilość sztucznych obiektów krążących wokół Ziemi ponownie wzrośnie. Drugim powodem jest to, że rakiety mogą wynosić więcej satelitów łatwiej i taniej niż kiedykolwiek przedtem. Ten wzrost nie wynika jednak tylko z tego, że rakiety stają się większe i potężniejsze. Raczej same satelity zmniejszyły się dzięki współczesnej rewolucji w elektronice. Zdecydowana większość, bo aż 94% wszystkich statków kosmicznych wystrzelonych w 2020 roku, to właśnie małe satelity o wadzie do 600 kilogramów.
Większość tych satelitów służy do obserwacji Ziemi, do telekomunikacji lub... dostarczania Internetu. Mając na celu właśnie wprowadzenie Internetu satelitarnego do niedostatecznie obsługiwanych w tym zakresie obszarów globu, dwie prywatne firmy, Starlink (SpaceX) i OneWeb, łącznie wysłały na orbitę blisko 1000 małych satelitów tylko w samym 2020 roku. Ale obie firmy planują wystrzelić na orbitę ponad 40 000 kolejnych satelitów w nadchodzących latach, aby ostatecznie utworzyć tak zwane megakonstelacje na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO).
To nie wszystko. kilka innych firm uważnie przygląda się temu nowemu rynkowi o wartości rzędu 1 biliona USD. W szczególności Amazon ze swoim planowanym już Projektem Kuiper. Wszystkie te duże konstelacje satelitów radykalnie zwiększą liczbę obiektów krążących wokół Ziemi. Istniejące satelity już zresztą powodują problemy. Dzień po tym, gdy na orbitę trafiło 60 pierwszych Starlinków, astronomowie zaczęli widzieć, że tymczasowo zasłaniają one gwiazdy. Podczas gdy wpływ megakonstelacji na astronomię optyczną jest łatwy do zrozumienia, radioastronomowie także mają powody do obaw. Uważają, że mogą stracić nawet do 70% czułości na niektórych częstotliwościach radiowych z powodu zakłóceń telekomunikacyjnych związanych z tymi satelitami. Analizy z sieci anten Square Kilometer Array sugerują na przykład, że megakonstelacje satelitarne mogą zaburzać zbierane przez nią dane na temat cząsteczek obserwowanych w kosmosie.
Eksperci już badają i omawiają potencjalne problemy stwarzane przez te konstelacje oraz sposoby ich rozwiązania przez firmy zarządzające satelitami. Sposoby te obejmują obecnie zmniejszenie zarówno liczby wysyłanych satelitów, jak i ich jasności (w czym mogą pomóc specjalne osłony), udostępnianie informacji o ich lokalizacji na niebie oraz wspieranie rozwoju oprogramowania do przetwarzania obrazów – celem pozbycia się niechcianych zakłóceń satelitarnych z tła nieba. Jednak niska orbita okołoziemska robi się nadal coraz bardziej tłoczna. Z jednej strony wzrasta świadomość społeczna i zaniepokojenie jej dalszym zaśmieceniem, z drugiej – realna możliwość kolizji pomiędzy poszczególnymi orbitującymi tam obiektami.
Zdaniem profesora każdy przełomowy postęp technologiczny wymaga aktualizacji zasad – lub stworzenia nowych. Po części to się już dzieje. SpaceX przetestował już pierwsze sposoby na zmniejszenie wpływu konstelacji Starlink na astronomię, a firma Amazon ujawniła plany deorbitacji swoich satelitów w ciągu 355 dni po zakończeniu ich misji. – Te i inne działania podejmowane przez zainteresowane tematem strony dają zatem pewną nadzieję na to, że przemysł komercyjny i naukowcy znajdą trwałe rozwiązania tego kosmicznego problemu – dodaje naukowiec.
Na zdjęciu: Ślady satelitów Starlink nad Brazylią. Źródło: APOD.pl
Czytaj więcej:
Źródło: Conversations/Astronomy.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Tysiące satelitów krążących wokół Ziemi to obiekty małe, tak jak ten satelita w kształcie kostki, który został wypuszczony na orbitę z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Źródło: NASA, CC BY-NC
