lidské satelity byly kdysi vzácné na nízké oběžné dráze Země (LEO), jen hrstka z nich se otáčela kolem planety na úsvitu vesmírného věku v padesátých letech. nyní se však kolem Země rojí tisíce satelitů a ještě více čeká, až se k nim připojí.
Chcete-li tedy uvést přesné číslo, kolik satelitů obíhá kolem Země a kolik by se k nim mohlo v blízké budoucnosti připojit? A jakmile budou všechny tyto satelity kosmické, jaké typy problémů by mohly způsobit?
poté, co Sovětský svaz vypustil Sputnik, první lidský satelit na světě, v roce 1957 vstoupil do LEO pomalý, ale stálý proud satelitů, přičemž mezi 10 a 60 byl spuštěn každoročně až do roku 2010, Supriya Chakrabarti, profesor fyziky na University of Massachusetts Lowell, napsal v článku publikovaném na Space.com, živá vědecká sesterská stránka. Od té doby tato míra prudce vzrostla, s více než 1300 novými satelity vypuštěnými do LEO v roce 2020 a více než 1400 satelity vypuštěnými v roce 2021, napsal Chakrabarti. Podle indexu vesmírných objektů Organizace spojených národů bylo v Leu k září 2021 celkem asi 7500 aktivních satelitů.
příbuzný: otáčí se měsíc?
přeplněný trh
počet satelitů v LEO, regionu, který se rozprostírá až do 1,424 mil (2,000 kilometrů) od země, se bude v nadcházejících desetiletích exponenciálně zvyšovat. Je to proto, že soukromé společnosti zřizují své vlastní megakonstellace, z nichž každá obsahuje tisíce jednotlivých satelitů, které budou použity k rozvoji rychlejších online sítí a poskytování řady dalších služeb, jako je sledování změny klimatu.
tato zvýšená aktivita se nyní děje hlavně kvůli klesajícím nákladům, řekl Aaron Boley, astronom z University of British Columbia. „Víme, že SpaceX, OneWeb, Amazon a StarNet / GW navrhly kombinovaný satelit celkem 65,000 při zahrnutí všech fází“ svých satelitních programů, řekl Boley Live Science. A“ celkem bylo navrženo více než 100 000 satelitů“, dodal.
v říjnu 2021 Rwanda také oznámila vlastní megakonstellation s názvem Cinnamon, která by mohla obsahovat více než 320 000 satelitů. Není jasné, kdy by se tento projekt mohl stát skutečností, ale země požádala o povolení k zahájení projektu, podle tweetu Rwandské kosmické agentury.
všechny tyto nové satelity však přicházejí s řadou nových problémů, jak zdůraznila studie z května 2021 o megakonstellacích vedená Boleyem a zveřejněná v časopise Scientific Reports.
„způsobuje problém řízení kosmického provozu, zhoršuje šíření vesmírného odpadu, zasahuje do astronomie a hvězdářství a spouštění raket a opětovné vysílání způsobují znečištění atmosféry,“ řekl Boley. „Stále se snažíme pochopit rozsah dopadů.“
Vesmírný provoz a úlomky
vzhledem k tomu, že v nadcházejících desetiletích bude na oběžnou dráhu vypuštěno více satelitů, počet kolizí a následných vesmírných úlomků pravděpodobně vzroste. V Leu je již nejméně 128 milionů kusů trosek. Z toho je podle Přírodovědného muzea v Londýně asi 34 000 více než 4 palce (10 centimetrů) a v budoucnu jich bude ještě více.
„bezpečný provoz tolika satelitů bude velkou výzvou,“ řekl Boley. „Nehoda na jedné konkrétní oběžné dráze, která vytváří významné vesmírné trosky, má potenciál ovlivnit širokou škálu oběžných drah.“
srážky nejsou jediným zdrojem vesmírného odpadu; satelity se mohou také rozpadnout z dlouhodobého vystavení intenzivnímu ultrafialovému záření v LEO, řekl Boley.
vesmírné trosky mohou způsobit značné škody na jiných družicích i jiných kosmických lodích. V červnu 2021 byla Mezinárodní vesmírná stanice zasažena kusem trosek, který propíchl díru v robotické paži; naštěstí se vesmírná stanice a astronauti uvnitř vyhnuli jakémukoli velkému poškození, uvedla dříve Live Science.
SOUVISEJÍCÍ: Jak malé kousky vesmírného odpadu způsobují neuvěřitelné škody?
nakonec by počet satelitů v LEO mohl vést k uprchlému řetězci kolizí, které by rozptýlily vesmírné trosky kolem LEO, do bodu, kdy bychom nebyli schopni vypustit nové rakety. Tato možnost je známá jako kesslerův syndrom a mnoho astronomů se obává, že může zabránit tomu, aby se lidstvo stalo multiplanetovým druhem, pokud nemůžeme udržet vesmírné trosky pod kontrolou.
„Kesslerův efekt nebude mít jasný okamžik, kdy se zapne,“ řekl Boley. „Spíše se jedná o postupný přechod kvůli nerovnováze tvorby trosek a rychlosti odstraňování trosek.“Některé důkazy však již naznačují, že je zapotřebí aktivního odstraňování trosek z Lea, aby se zabránilo kesslerovu syndromu, dodal.
odstranění vesmírného odpadu z Lea je však logisticky náročné a podle Scientific American stále neexistuje dohodnutý způsob odstranění.
starty a reentry
kosmický průmysl má mnohem nižší uhlíkovou stopu než jiná průmyslová odvětví, jako je letecký průmysl. Průměrný odpal rakety podle Guardianu uvolňuje do zemské atmosféry 220 až 330 tun (200 až 300 metrických tun) uhlíku. Pro srovnání, průměrný dálkový komerční let uvolňuje kolem 2 až 3 tun (1, 8 až 2, 7 metrických tun) uhlíku na cestujícího a každý rok existují desítky milionů letů.
jak se však zvyšuje vysoká poptávka po raketách potřebných k vypuštění satelitů, emise uhlíku z raketových startů se podle Guardianu zvýšily o 5, 6% ročně.
a nejsou to jen starty satelitů, které představují ekologický problém. Jak satelity nakonec vypadnou z oběžné dráhy a znovu vstoupí do zemské atmosféry, uvolňují také chemikálie do atmosféry, řekl Boley.
Boleyova studie o megakonstelacích odhalila, že v budoucnu by satelitní reentries mohl skončit ukládáním více určitých prvků, jako je hliník, do zemské atmosféry než meteority. Vědci si nejsou jisti, jaké by to mohlo mít potenciální dopady, ale změny v chemii atmosféry způsobené člověkem, jako je uvolňování chlorfluoruhlovodíků (CFC) z aerosolů, které způsobily díru v ozonové vrstvě, nemají tendenci končit dobře.
kromě toho, jak satelity znovu vstupují do atmosféry, mohou také způsobit značné škody na zemi. Moderní satelity jsou však navrženy tak, aby se při návratu rozpadly na menší kousky, takže se na povrch dostane méně materiálu. A obvykle padající vesmírný odpad přistane ve vodě, která pokrývá asi 71% zemského povrchu.
související: co by se stalo, kdybyste stříleli zbraň ve vesmíru?
světelné znečištění
v budoucnu bude zvýšená satelitní aktivita jasně viditelná ze země. Kovové předměty se budou chovat jako zrcadla, odrážející světlo zpět k zemskému povrchu, a pouhý počet z nich drasticky změní náš pohled na noční oblohu.
studie o světelném znečištění-napsaná Boleyem, zveřejněná v databázi arXiv v září 2021 a předložená astronomickému časopise-odhalila, že až 8% světla na noční obloze by mohlo pocházet ze satelitů v budoucnu. Studie také zjistila, že místa poblíž 50 stupňů severní a jižní šířky, jako Britská Kolumbie a Patagonie, by mohlo být vážněji ovlivněno satelitním světelným znečištěním než na jiných místech, kvůli oběžným dráhám navrhovaných satelitů.
„je to tak zásadní změna našeho pohledu na oblohu, že vyžaduje větší kontrolu,“ uvedl v prohlášení spoluautor Hanno Rein, astronom z University of Toronto Scarborough. „Zažije to každý.“
v budoucnu by Boley řekl, že až 1 z každých 10 „hvězd“ na obloze by mohly být ve skutečnosti satelity, které by “ nepřetržitě způsobily přeskupení nebes.“
satelity nebudou zasahovat pouze do amatérského pozorování hvězd, ale také do pozorování profesionálních astronomů. „Některé astronomické výzkumy uvidí jen mírné dopady, ale dopady na průzkumy v širokém terénu by mohly být značné,“ řekl Boley.
nalezení rovnováhy
je zřejmé, že předpokládaná míra satelitů, které jsou vloženy do LEO, je neudržitelná, ale satelity nám také poskytují důležité služby.“Jsme hluboce propojeni se satelity,“ řekl Boley. „Satelity hrají hlavní roli v našem dodavatelském řetězci, finančních transakcích, sledování počasí, vědě o klimatu, globální komunikaci a hledání a záchraně.“
proto musíme najít způsob, jak vyvážit přínosy a dopady, řekl Boley.
„nemyslím si, že by úplná zastávka na satelitních startech fungovala,“ řekl Boley. „Zpomalení věcí a zpoždění umístění satelitů 100,000, dokud nebudeme mít lepší mezinárodní pravidla, by však bylo rozumné.“
původně publikováno na Live Science.