satelity wykonane przez człowieka były kiedyś rzadkością na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), a zaledwie kilka z nich obracało się wokół planety u zarania ery kosmicznej w 1950 roku. ale teraz wokół Ziemi roi się tysiące satelitów, a jeszcze więcej czeka, aby do nich dołączyć.
więc, aby podać dokładną liczbę, ile satelitów krąży wokół Ziemi i ile może do nich dołączyć w najbliższej przyszłości? A kiedy wszystkie te satelity będą kosmiczne, jakie problemy mogą powodować?
po wystrzeleniu przez Związek Radziecki Sputnika, pierwszego na świecie satelity wykonanego przez człowieka, w 1957 roku, powolny, ale stały strumień satelitów wszedł do LEO, z od 10 do 60 wystrzelonymi rocznie do 2010 roku, Supriya Chakrabarti, profesor fizyki na Uniwersytecie Massachusetts Lowell, napisał w artykule opublikowanym na stronie
temat: czy księżyc się obraca?
zatłoczony rynek
liczba satelitów w regionie LEO, który rozciąga się do 1424 Mil (2000 kilometrów) od Ziemi, będzie nadal rosnąć wykładniczo w nadchodzących dziesięcioleciach. Dzieje się tak dlatego, że prywatne firmy zakładają własne megakonstelacje, z których każdy zawiera tysiące pojedynczych satelitów, które będą wykorzystywane do szybszego rozwoju sieci online i dostarczania szeregu innych usług, takich jak monitorowanie zmian klimatu.
ta zwiększona aktywność dzieje się teraz głównie z powodu spadku kosztów, powiedział Aaron Boley, astronom z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej. „Wiemy, że SpaceX, OneWeb, Amazon i StarNet / GW zaproponowali łączną sumę satelitów 65,000, gdy w tym wszystkie fazy” swoich programów satelitarnych, Boley powiedział Live Science. I” w sumie zaproponowano ponad 100 tys.satelitów ” – dodał.
w październiku 2021 r.Rwanda ogłosiła również własną megakonstellację o nazwie Cinnamon, która może zawierać ponad 320 000 satelitów. Nie jest jasne, kiedy ten projekt może stać się rzeczywistością, ale kraj poprosił o pozwolenie na rozpoczęcie projektu, zgodnie z tweetem Agencji Kosmicznej Rwandy.
jednak wszystkie te nowe satelity mają wiele nowych problemów, co podkreślono w badaniu megakonstelacji z maja 2021 r., prowadzonym przez Boleya i opublikowanym w czasopiśmie Scientific Reports.
„powoduje to problem zarządzania ruchem kosmicznym, zaostrzy rozprzestrzenianie się kosmicznych śmieci, zakłóca astronomię i obserwowanie gwiazd, a starty rakiet i ponowne wystrzelenie powodują zanieczyszczenie atmosfery” – powiedział Boley. „Nadal staramy się zrozumieć zakres skutków.”
ruch kosmiczny i gruz
ponieważ w najbliższych dziesięcioleciach na orbitę zostanie wystrzelonych więcej satelitów, liczba kolizji i kolejnych kosmicznych śmieci prawdopodobnie wzrośnie. W LEO jest już co najmniej 128 milionów kawałków gruzu. Według Muzeum Historii Naturalnej w Londynie około 34 000 ma ponad 4 cale (10 centymetrów), a w przyszłości będzie ich jeszcze więcej.
„Wypadek na jednej konkretnej orbicie, który generuje znaczne zanieczyszczenia kosmiczne, może mieć wpływ na szeroki zakres Orbit.”
kolizje nie są jedynym źródłem kosmicznych śmieci; satelity mogą również rozkładać się w wyniku długotrwałego narażenia na intensywne promieniowanie ultrafioletowe w LEO, powiedział Boley.
kosmiczne szczątki mogą spowodować znaczne uszkodzenia innych satelitów, a także innych statków kosmicznych. W czerwcu 2021 roku Międzynarodowa Stacja kosmiczna została uderzona odłamkiem, który przebił dziurę w robotycznym ramieniu; na szczęście stacja kosmiczna i astronauci wewnątrz uniknęli poważnych uszkodzeń-donosi Live Science.
temat: jak małe kawałki kosmicznego złomu powodują niesamowite szkody?
ostatecznie liczba satelitów w LEO może doprowadzić do uciekającego łańcucha kolizji, które rozproszą kosmiczne szczątki wokół LEO, do tego stopnia, że nie będziemy w stanie wystrzelić nowych rakiet. Ta możliwość jest znana jako syndrom Kesslera i wielu astronomów obawia się, że może ona zapobiec przekształceniu się ludzkości w Gatunek multiplanetu, jeśli nie będziemy w stanie kontrolować kosmicznych szczątków.
„efekt Kesslera nie będzie miał wyraźnego momentu, w którym się włączy” – powiedział Boley. „Jest to raczej stopniowe przejście ze względu na brak równowagi w generowaniu gruzu i szybkości usuwania gruzu.”Ale niektóre dowody już sugerują, że aktywne usuwanie gruzu z LEO jest potrzebne, aby uniknąć syndromu Kesslera, dodał.
jednak usuwanie śmieci kosmicznych z LEO jest logistycznie trudne i nadal nie ma uzgodnionej metody usuwania, zgodnie z Scientific American.
starty i ponowne wejście
przemysł kosmiczny ma znacznie niższy ślad węglowy niż inne gałęzie przemysłu, takie jak przemysł lotniczy. Według „The Guardian” Przeciętny start rakiety uwalnia od 220 do 330 ton (200 do 300 ton metrycznych) węgla do atmosfery ziemskiej. Dla porównania, Przeciętny lot komercyjny długodystansowy uwalnia około 2 do 3 ton (1,8 do 2,7 ton metrycznych) węgla na pasażera, a każdego roku odbywają się dziesiątki milionów lotów.
jednak wraz ze wzrostem dużego zapotrzebowania na rakiety potrzebne do wystrzelenia satelitów, emisja dwutlenku węgla ze startów rakiet wzrosła o 5,6% rocznie, według The Guardian.
i to nie tylko wystrzelenie satelity stanowi problem ekologiczny. Gdy satelity w końcu spadają z orbity i ponownie wchodzą w atmosferę Ziemi, uwalniają do atmosfery również chemikalia, powiedział Boley.
badania Boley ’ a nad megakonstelacjami ujawniły, że w przyszłości reentries satelitów może skończyć się złożeniem więcej pewnych pierwiastków, takich jak aluminium, w atmosferze Ziemi niż meteoryty. Naukowcy nie są pewni, jaki może to być potencjalny wpływ, ale spowodowane przez człowieka zmiany w chemii atmosfer, takie jak uwalnianie chlorofluorowęglowodorów (CFC) z aerozoli, które spowodowały dziurę w warstwie ozonowej, nie kończą się dobrze.
co więcej, gdy satelity ponownie wchodzą w atmosferę, mogą również spowodować znaczne szkody na ziemi. Jednak nowoczesne satelity są zaprojektowane tak, aby rozbijać się na mniejsze kawałki po ponownym wejściu, więc mniej materiału wydostaje się na powierzchnię. I, zazwyczaj, spadające śmieci kosmiczne ląduje w wodzie, która obejmuje około 71% powierzchni Ziemi.
Related: co by się stało, gdybyś strzelił z pistoletu w kosmosie?
zanieczyszczenie światłem
w przyszłości zwiększona aktywność satelitów będzie wyraźnie widoczna z ziemi. Metalowe przedmioty będą działać jak lustra, odbijając światło z powrotem w kierunku powierzchni Ziemi, a sama ich liczba drastycznie zmieni nasz widok na nocne niebo.
badanie na temat zanieczyszczenia światłem — napisane wspólnie przez Boleya, opublikowane w bazie danych arXiv we wrześniu 2021 r.i przesłane do czasopisma Astronomicznego-ujawniło, że aż 8% światła na nocnym niebie może pochodzić w przyszłości z satelitów. Badanie wykazało również, że miejsca w pobliżu 50 stopni szerokości północnej i południowej, takie jak Kolumbia Brytyjska i Patagonia, mogą być bardziej dotknięte przez zanieczyszczenie światłem satelitarnym niż inne lokalizacje, ze względu na orbity proponowanych satelitów.
„jest to tak fundamentalna zmiana w naszym spojrzeniu na niebo, że wymaga większej kontroli”, powiedział w oświadczeniu współautor Hanno Rein, astronom z University of Toronto Scarborough. „Doświadczy tego każdy.”
w przyszłości Boley powiedział, że aż 1 na 10″ gwiazd „na niebie może być w rzeczywistości satelitami, co” spowodowałoby ciągłe zmienianie się nieba.”
satelity nie będą kolidować tylko z amatorskim obserwowaniem gwiazd, ale także z obserwacjami profesjonalnych astronomów. „Niektóre badania astronomiczne będą miały tylko umiarkowany wpływ, ale wpływ na badania szerokokątne może być znaczny” -powiedział Boley.
znalezienie równowagi
jest oczywiste, że przewidywana szybkość umieszczania satelitów w LEO jest niezrównoważona, ale satelity zapewniają nam również ważne usługi.”Jesteśmy głęboko połączeni z satelitami” – powiedział Boley. „Satelity odgrywają ważną rolę w naszym łańcuchu dostaw, transakcjach finansowych, monitorowaniu pogody, nauce o klimacie, globalnej komunikacji oraz poszukiwaniach i ratownictwie.”
dlatego musimy znaleźć sposób na zrównoważenie korzyści i skutków, powiedział Boley.
„nie sądzę, aby kropka na startach satelitów zadziałała” – powiedział Boley. „Jednak spowolnienie i opóźnienie rozmieszczenia satelitów 100,000, dopóki nie będziemy mieli lepszych międzynarodowych zasad, byłoby rozsądne.”