az ember által készített műholdak egykor ritkák voltak az alacsony Föld körüli pályán (LEO), csak egy maroknyian forogtak a bolygó körül az űrkorszak hajnalán az 1950-es években. de most műholdak ezrei rajzanak a Föld körül, még többen várják, hogy csatlakozzanak hozzájuk.
tehát, hogy pontos számot adjunk rá, hány műhold kering a Föld körül, és hányan csatlakozhatnak hozzájuk a közeljövőben? És ha ezek a műholdak már űrbornák, milyen problémákat okozhatnak?
miután a Szovjetunió elindította a Sputnikot, a világ első ember által készített műholdját, 1957-ben lassú, de folyamatos műholdfolyam lépett be LEO-ba, évente 10-60-at indítottak a 2010-es évekig, Supriya Chakrabarti, a Massachusetts Lowell Egyetem fizika professzora a következő cikkben írt: Space.com, élő Tudományos testvéroldal. Azóta ez az arány az egekbe szökött, több mint 1300 új műholdat indítottak LEO-ba 2020-ban, több mint 1400 műholdat pedig 2021-ben-írta Chakrabarti. Összesen mintegy 7500 aktív műhold volt LEO-ban 2021 szeptemberéig, az Egyesült Nemzetek Világűrobjektum-Indexe szerint.
összefüggő: forog a Hold?
zsúfolt piac
a műholdak száma LEO-ban, egy olyan régióban, amely akár 1424 mérföldre (2000 kilométerre) is kiterjed a földtől, az elkövetkező évtizedekben exponenciális ütemben növekszik. Ez azért van, mert a magáncégek saját megaconstellációkat hoznak létre, amelyek mindegyike több ezer egyedi műholdat tartalmaz, amelyeket gyorsabb online hálózatok fejlesztésére és számos egyéb szolgáltatás nyújtására használnak, például az éghajlatváltozás nyomon követésére.
ez a megnövekedett aktivitás most nagyrészt a költségek csökkenése miatt történik-mondta Aaron Boley, a British Columbia Egyetem csillagásza. “Tudjuk, hogy a SpaceX, a OneWeb, az Amazon és a StarNet/GW együttesen összesen 65 000 műholdat javasoltak, amelyek minden fázist magukban foglalnak” – mondta Boley a Live Science-nek. “Jóval több mint 100 000 műholdat javasoltak” – tette hozzá.
2021 októberében Ruanda bejelentette saját megaconstellációját is, a Cinnamon nevet, amely több mint 320 000 műholdat tartalmazhat. Nem világos, hogy ez a projekt mikor válhat valósággá, de az ország engedélyt kért a projekt megkezdéséhez, a ruandai Űrügynökség tweetje szerint.
mindezek az új műholdak azonban számos új kérdéssel járnak, amint azt a Boley által vezetett és a Scientific Reports folyóiratban közzétett, a megaconstellációkról szóló 2021 májusi tanulmány is kiemelte.
“problémát okoz az űrforgalom irányításában, súlyosbítja az űrszemét elszaporodását, zavarja a csillagászatot és a csillagászatot, és a rakétakilövések és a kilövések légköri szennyezést okoznak” – mondta Boley. “Még mindig próbáljuk megérteni a hatások mértékét.”
Űrforgalom és törmelék
mivel az elkövetkező évtizedekben több műholdat bocsátanak pályára, az ütközések és az azt követő űrszemét száma valószínűleg szárnyalni fog. Már legalább 128 millió darab törmelék van Leóban. Ezek közül mintegy 34 000 több mint 4 hüvelyk (10 centiméter), a Londoni Természettudományi Múzeum szerint, és a jövőben még több lesz.
“ennyi műhold biztonságos üzemeltetése nagy kihívás lesz” – mondta Boley. “Egy adott pályán bekövetkező baleset, amely jelentős űrhulladékot generál, potenciálisan befolyásolhatja a pályák széles skáláját.”
az ütközések nem az egyetlen forrása az űrszemétnek; a műholdak le is bonthatók az intenzív ultraibolya sugárzásnak való tartós kitettség miatt LEO-ban, mondta Boley.
az űrszemét jelentős károkat okozhat más műholdakban, valamint más űrhajókban. 2021 júniusában a Nemzetközi Űrállomást egy törmelékdarab sújtotta, amely lyukat ütött egy robotkaron; szerencsére az űrállomás és a benne lévő űrhajósok elkerülték a nagyobb károkat, a Live Science korábban beszámolt róla.
összefüggő: hogyan okoznak hihetetlen károkat az apró űrszemétdarabok?
végül a Leo-ban lévő műholdak száma elszabadult ütközési lánchoz vezethet, amely szétszórja az űrszeméteket LEO körül, addig a pontig, ahol nem tudunk új rakétákat indítani. Ezt a lehetőséget Kessler-szindrómának nevezik, és sok csillagász attól tart, hogy megakadályozhatja az emberiséget abban, hogy több bolygó fajává váljon, ha nem tudjuk kordában tartani az űrszeméteket.
“a Kessler-effektusnak nem lesz egyértelmű pillanata, amikor bekapcsol” – mondta Boley. “Ez inkább egy fokozatos átmenet a törmelékképződés és a törmelék eltávolítási arányának egyensúlyhiánya miatt.”De néhány bizonyíték már arra utal, hogy aktív törmelékeltávolításra van szükség a LEO – ból, hogy elkerüljük a Kessler-szindróma megragadását-tette hozzá.
azonban az űrszemét eltávolítása a LEO-ból logisztikai kihívást jelent, és még mindig nincs elfogadott eltávolítási módszer, a Scientific American szerint.
indítás és visszatérés
az űripar sokkal alacsonyabb szénlábnyommal rendelkezik, mint más iparágak, például a légiközlekedési ipar. Egy átlagos rakétaindítás 220-330 tonna (200-300 tonna) szenet bocsát ki a Föld légkörébe, a Guardian szerint. Összehasonlításképpen, egy átlagos hosszú távú kereskedelmi járat utasonként körülbelül 2-3 tonna (1,8-2,7 tonna) szenet bocsát ki, és évente több tízmillió járat van.
mivel azonban a műholdak indításához szükséges rakéták iránti nagy igény növekszik, a rakétaindítások szén-dioxid-kibocsátása évente 5,6% – kal nőtt a Guardian szerint.
és nem csak a műholdak felbocsátása jelent környezeti problémát. Ahogy a műholdak végül leesnek a pályájukról, és visszatérnek a Föld légkörébe, vegyi anyagokat is kibocsátanak a légkörbe-mondta Boley.
Boley megaconstellációkkal kapcsolatos tanulmánya feltárta, hogy a jövőben a műholdak több elemet, például alumíniumot helyezhetnek el a Föld légkörébe, mint a meteoritok. A tudósok nem biztosak abban, hogy ennek milyen lehetséges hatásai lehetnek, de az ember által okozott változások a légkör kémiájában, például a klór-fluorozott szénhidrogének (CFC-k) felszabadulása az aeroszolokból, amelyek az ózonréteg lyukát okozták, nem szoktak véget érni.
Továbbá, mivel a műholdak újra belépnek a légkörbe, jelentős károkat okozhatnak a földön is. A modern műholdakat azonban úgy tervezték, hogy visszatéréskor kisebb darabokra bomlanak, így kevesebb anyag jut a felszínre. Általában a leeső űrszemét a vízbe kerül, amely a Föld felszínének körülbelül 71% – át lefedi.
kapcsolódó: mi történne, ha lőni egy fegyvert az űrben?
fényszennyezés
a jövőben a megnövekedett műholdas aktivitás jól látható lesz a földről. A fémtárgyak tükrökként fognak viselkedni, visszaverik a fényt a Föld felszíne felé, és a puszta számuk drasztikusan megváltoztatja az éjszakai égboltról alkotott nézetünket.
a fényszennyezésről szóló tanulmány — amelyet Boley írt, az arXiv adatbázisba 2021 szeptemberében tett közzé, és benyújtotta az Astronomical Journal-nak — feltárta, hogy az éjszakai égbolt fényének akár 8% – A is származhat műholdakból a jövőben. A tanulmány azt is megállapította, hogy az északi és déli szélesség 50 fokához közeli helyeket, például Brit Kolumbiát és Patagóniát a műholdas fényszennyezés súlyosabban befolyásolhatja, mint más helyeket, a javasolt műholdak pályája miatt.
“ez olyan alapvető változás az égről alkotott nézetünkben, hogy nagyobb ellenőrzést igényel”-mondta Hanno Rein, a Torontói Scarborough Egyetem csillagásza. “Ezt mindenki meg fogja tapasztalni.”
a jövőben Boley szerint az ég minden 10 “csillagából” akár műholdak is lehetnek, ami “folyamatosan átrendezi az eget.”
a műholdak nem csak az amatőr csillagászokat zavarják, hanem a professzionális csillagászok megfigyeléseit is. “Néhány csillagászati kutatás csak mérsékelt hatásokat fog látni, de a széles körű felmérésekre gyakorolt hatások jelentősek lehetnek”-mondta Boley.
egyensúly megtalálása
egyértelmű, hogy a LEO-ba helyezett műholdak előre jelzett aránya fenntarthatatlan, de a műholdak fontos szolgáltatásokat is nyújtanak számunkra.”Mélyen kapcsolódunk a műholdakhoz” – mondta Boley. “A műholdak fontos szerepet játszanak az ellátási láncban, a pénzügyi tranzakciókban, az időjárás-figyelésben, az éghajlattudományban, a globális kommunikációban, valamint a kutatásban és mentésben.”
ezért meg kell találnunk a módját, hogy egyensúlyba hozzuk az előnyöket és a hatásokat ” – mondta Boley.
“nem hiszem, hogy a műholdak indításának teljes leállítása működne” – mondta Boley. “Azonban a dolgok lelassítása és a 100 000 műhold elhelyezésének késleltetése, amíg jobb nemzetközi szabályokkal nem rendelkezünk, körültekintő lenne.”
eredetileg a Live Science oldalon jelent meg.