人工衛星はかつて低軌道(LEO)では珍しく、1950年代の宇宙時代の黎明期にはほんの一握りの人工衛星が惑星の周りを回っていましたが、今では地球の周りに何千もの人工衛星が群がっていて、さらに多くの人工衛星が参加するのを待っています。
だから、正確な数を置くために、地球を周回している衛星の数、そして近い将来にそれらに参加する可能性のある衛星の数はどれくらいですか？ そして、これらの衛星のすべてがspaceborneになると、どのような種類の問題が発生する可能性がありますか？
ソ連が世界初の人工衛星スプートニクを1957年に打ち上げた後、ゆっくりだが安定した衛星の流れがレオに入り、10から60の間で2010年代まで毎年打ち上げられた。Space.com、ライブ科学の姉妹サイト。 それ以来、その割合は急増しており、1,300の新しい衛星が2020年にLEOに打ち上げられ、1,400の衛星が2021年に打ち上げられました、とChakrabartiは書いています。 国連の宇宙オブジェクト指数によると、2021年9月現在、LEOには約7,500のアクティブな衛星がありました。
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混雑した市場
地球から最大1,424マイル（2,000キロメートル）にまたがるLEOの衛星の数は、今後数十年間で指数関数的に増加し続けるでしょう。 これは、民間企業が独自のメガコンステレーションを設定しており、それぞれに数千の個々の衛星が含まれており、より高速なオンラインネットワークを開発し、気候変動の監視などのさまざまな他のサービスを提供するために使用されます。
この増加した活動は、主にコストの低下のために現在起こっている、とブリティッシュコロンビア大学の天文学者アーロン-ブーリーは述べている。 「SpaceX、OneWeb、Amazon、StarNet/GWが、すべてのフェーズを含む場合、合計65,000の衛星を提案していることを知っています」とBoley氏はLive Scienceに語った。 そして、合計で”100,000以上の衛星が提案されている”と彼は付け加えた。
2021年10月、ルワンダは320,000以上の衛星を含むことができるCinnamonという名前の独自のメガコンステレーションも発表しました。 ルワンダ宇宙局のツイートによると、このプロジェクトがいつ現実になるのかは不明だが、国はプロジェクトを開始する許可を要求している。
しかし、これらすべての新しい衛星には、Boleyが共同で率い、Scientific Reports誌に掲載されたmegaconstellationsに関する2021年5月の研究で強調されているように、多くの新しい問題が
「それは宇宙交通管理の問題を引き起こし、スペースデブリの拡散を悪化させ、天文学と天体観測を妨害しており、ロケットの打ち上げと再突入は大気汚染を引き起こす」とBoley氏は述べた。 「私たちはまだ影響の程度を理解しようとしています。”
宇宙交通とデブリ
今後数十年間でより多くの衛星が軌道に投入されるにつれて、衝突の数とその後のスペースデブリが急増する可能性があります。 レオにはすでに少なくとも1億2800万個の破片があります。 そのうち、ロンドンの自然史博物館によると、約34,000は4インチ（10センチメートル）を超えており、将来的にはさらに多くのものがあるでしょう。
「その多くの衛星の安全な運用は大きな課題になるだろう」とBoley氏は述べた。 「ある特定の軌道で重大なスペースデブリを発生させる事故は、広範囲の軌道に影響を与える可能性があります。”
衝突はスペースデブリの唯一の原因ではなく、衛星はレオの強烈な紫外線への長時間の暴露から破壊することもできる、とBoley氏は述べています。
スペースデブリは、他の衛星や他の宇宙船に重大な損傷を与える可能性があります。 2021年6月、国際宇宙ステーションはロボットアームに穴を開けた破片に襲われ、幸いにも宇宙ステーションと宇宙飛行士は大きな損傷を避けたとLive Scienceは以前に報告した。
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最終的には、LEO内の衛星の数は、LEOの周りにスペースデブリを散乱させる衝突の暴走チェーンにつながる可能性があり、新しいロケットを発射することがで この可能性はケスラー症候群として知られており、多くの天文学者は、スペースデブリを制御することができない場合、人類がマルチプラネット種になるのを妨げる可能性があることを恐れている。
“ケスラー効果は、それがオンになる明確な瞬間を持っていないだろう、”Boleyは言いました。 「むしろ、デブリの発生率とデブリの除去率の不均衡のために徐々に移行しています。”しかし、いくつかの証拠はすでに、ケスラー症候群が定着するのを避けるためには、レオからの積極的な破片の除去が必要であることを示唆している、と彼は付け加えた。
しかし、Scientific Americanによると、LEOからスペースデブリを除去することはロジスティック的に困難であり、除去方法についてはまだ合意されていないという。
打ち上げと再突入
宇宙産業は、航空産業などの他の産業よりもはるかに低い炭素排出量を持っています。 ガーディアンによると、平均的なロケット打ち上げは、地球の大気中に220と330トン（200から300メートルトン）の炭素を放出します。 比較のために、平均的な長距離商業飛行は、乗客あたり約2〜3トン（1.8〜2.7トン）の炭素を放出し、毎年数千万の飛行があります。
しかし、ガーディアン紙によると、衛星の打ち上げに必要なロケットの需要が高まるにつれて、ロケットの打ち上げによる炭素排出量は毎年5.6％増加し
そして、環境問題を引き起こすのは人工衛星の打ち上げだけではありません。 人工衛星が最終的に軌道から落ちて地球の大気に再突入すると、それらはまた大気中に化学物質を放出する、とBoleyは言いました。
ボーリーのメガコンステレーションに関する研究は、将来的には、衛星再突入が隕石よりもアルミニウムなどの特定の元素を地球の大気中に堆積させる可能性があることを明らかにした。 科学者たちは、この潜在的な影響が何であるかは不明ですが、オゾン層の穴を引き起こしたエアロゾルからのクロロフルオロカーボン（Cfc）の放出など、大気の化学的変化はうまく終わらない傾向があります。
また、人工衛星が大気中に再突入すると、地上に大きな被害を与える可能性もあります。 しかし、現代の衛星は、再突入時に小さな断片に分割するように設計されているので、より少ない材料が表面にそれを作ります。 そして、通常、落下する宇宙ゴミは、地球の表面の約71％をカバーする水の中に着陸します。
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光害
将来的には、衛星活動の増加が地球からはっきりと見えるようになります。 金属の物体は鏡のように作用し、地球の表面に向かって光を反射し、それらの膨大な数は夜空の私たちの見解を劇的に変えるでしょう。
光害に関する研究—Boleyが共同執筆し、2021年9月にarXivデータベースに投稿され、Astronomical Journalに提出された-夜空の光の8％もが将来衛星から来る可能性があることを明ら この研究はまた、ブリティッシュコロンビア州やパタゴニアのような北緯50度近くの場所は、提案された衛星の軌道のために、他の場所よりも衛星の光害に深刻な影響を受ける可能性があることを発見した。
“これは、私たちの空の見方に対する根本的な変化であり、より大きな精査が必要です」と、トロント・スカボロー大学の天文学者である共著者のハンノ・ラインは声明で述べています。 “それは誰もが経験することになります。「
将来的には、空の10個の「星」ごとに1個もの数が実際には衛星になる可能性があり、それは「継続的に天が再配置される原因となる」とBoley氏は述べています。”
衛星はアマチュアの天体観測だけでなく、プロの天文学者の観測にも干渉しません。 「いくつかの天文学的研究では、中程度の影響しか見られませんが、広範囲の調査への影響はかなりのものになる可能性があります」とBoley氏は述べています。
バランスを見つける
LEOに投入される衛星の予測速度は持続不可能であることは明らかですが、衛星も重要なサービスを提供しています。「私たちは衛星と深く結びついています」とBoley氏は述べています。 “衛星は、サプライチェーン、金融取引、気象監視、気候科学、グローバルコミュニケーション、捜索救助において主要な役割を果たしています。「
したがって、我々は利益と影響のバランスをとる方法を見つける必要がある、とBoleyは言った。
「衛星の打ち上げを完全に停止するとは思わない」とBoley氏は述べた。 “しかし、物事を遅くし、より良い国際ルールが得られるまで100,000の衛星の配置を遅らせることは賢明でしょう。”
もともとライブサイエンスに公開されました。