mänskliga satelliter var en gång sällsynta i låg jordbana (LEO), med bara en handfull av dem som roterar runt planeten i början av rymdåldern på 1950-talet. men nu finns det tusentals satelliter som svärmer runt jorden, med ännu mer väntar på att gå med i dem.
så, för att sätta ett exakt nummer på det, hur många satelliter kretsar runt jorden, och hur många kan gå med i dem inom en snar framtid? Och när alla dessa satelliter är spaceborne, vilka typer av problem kan de orsaka?
efter att Sovjetunionen lanserade Sputnik, världens första mänskliga gjorda satellit, 1957, kom en långsam men stadig ström av satelliter in i LEO, med mellan 10 och 60 lanserade årligen fram till 2010-talet, Supriya Chakrabarti, professor i fysik vid University of Massachusetts Lowell, skrev i en artikel publicerad den Space.com, en Live Science syster webbplats. Sedan dess har den hastigheten skjutit i höjden, med mer än 1300 nya satelliter som lanserades i LEO 2020 och mer än 1400 satelliter som lanserades 2021, skrev Chakrabarti. Totalt fanns det cirka 7 500 aktiva satelliter i LEO från och med September 2021, enligt FN: s yttre Rymdobjektindex.
relaterat: roterar månen?
trångt marknad
antalet satelliter i LEO, en region som sträcker sig upp till 1,424 miles (2,000 kilometer) från jorden, kommer att fortsätta att öka i exponentiell takt under de kommande decennierna. Det beror på att privata företag sätter upp sina egna megakonstellationer, som alla innehåller tusentals enskilda satelliter, som kommer att användas för att utveckla snabbare onlinenätverk och leverera en rad andra tjänster, till exempel övervakning av klimatförändringar.
denna ökade aktivitet sker nu till stor del på grund av att kostnaderna sjunker, säger Aaron Boley, en astronom vid University of British Columbia. ”Vi vet SpaceX, OneWeb, Amazon och StarNet/GW har föreslagit en kombinerad satellit totalt 65,000 när inklusive alla faser” av deras satellitprogram, Boley berättade Live Science. Och” över 100 000 satelliter har föreslagits ” totalt, tillade han.
i oktober 2021 tillkännagav Rwanda också sin egen megakonstellation, med namnet kanel, som kan innehålla över 320 000 satelliter. Det är oklart när detta projekt kan bli verklighet, men landet har begärt tillstånd att starta projektet, enligt en tweet från Rwanda Space Agency.
alla dessa nya satelliter kommer dock med en mängd nya nummer, vilket framhävs av en studie i maj 2021 om megakonstellationer som leds av Boley och publiceras i tidskriften Scientific Reports.
”det orsakar ett problem med rymdtrafikhantering, det kommer att förvärra spridningen av rymdskräp, det stör astronomi och stjärnskådning, och raketlanseringen och återinförandet orsakar luftföroreningar”, sa Boley. ”Vi försöker fortfarande förstå omfattningen av effekterna.”
Rymdtrafik och skräp
när fler satelliter lanseras i omlopp under de kommande decennierna kommer antalet kollisioner och efterföljande rymdskräp sannolikt att sväva. Det finns redan minst 128 miljoner bitar av skräp i LEO. Av dessa är cirka 34 000 över 4 tum (10 centimeter), enligt Natural History Museum i London, och det kommer att bli ännu mer i framtiden.
” den säkra driften av så många satelliter kommer att bli en stor utmaning,” sade Boley. ”En olycka i en viss bana som genererar betydande rymdskräp har potential att påverka ett brett spektrum av banor.”
kollisioner är inte den enda källan till rymdskräp; satelliter kan också bryta ner från långvarig exponering för intensiv ultraviolett strålning i LEO, sa Boley.
rymdskräp har potential att orsaka betydande skador på andra satelliter, liksom andra rymdfarkoster. I juni 2021 slogs den internationella rymdstationen av en bit skräp som punkterade ett hål i en robotarm; lyckligtvis undvek rymdstationen och astronauterna inuti några större skador, rapporterade Live Science tidigare.
RELATERAD: Hur orsakar små bitar av rymdskräp otrolig skada?
så småningom kan antalet satelliter i LEO leda till en löpande kedja av kollisioner som skulle sprida rymdskräp runt LEO, till den punkt där vi inte skulle kunna starta nya raketer. Denna möjlighet är känd som Kessler-syndromet, och många astronomer fruktar att det kan förhindra att mänskligheten blir en multiplanetart om vi inte kan hålla rymdskräp under kontroll.
”Kessler-effekten kommer inte att ha ett tydligt ögonblick som det tänds,” sa Boley. ”Snarare är det en gradvis övergång på grund av en obalans mellan skräpgenerering och skräpavlägsnande.”Men vissa bevis tyder redan på att aktivt avlägsnande av skräp från LEO behövs för att undvika att Kessler-syndromet tar tag, tillade han.
att ta bort rymdskräp från LEO är dock logistiskt utmanande och det finns fortfarande ingen överenskommen metod för borttagning, enligt Scientific American.
lanseringar och återinträde
rymdindustrin har ett mycket lägre koldioxidavtryck än andra industrier, såsom flygindustrin. En genomsnittlig raketlansering släpper ut mellan 220 och 330 ton (200 till 300 ton) kol i jordens atmosfär, enligt Guardian. Som jämförelse släpper en genomsnittlig långdistans kommersiell flygning cirka 2 till 3 ton (1, 8 till 2, 7 ton) kol per passagerare, och det finns tiotals miljoner flygningar varje år.
men eftersom den höga efterfrågan på raketer som behövs för att starta satelliter ökar, har koldioxidutsläppen från raketlanseringar ökat med 5.6% årligen, enligt Guardian.
och det är inte bara satellitlanseringar som utgör ett miljöproblem. När satelliter så småningom faller ur omloppsbana och återinträder jordens atmosfär, släpper de också ut kemikalier i atmosfären, sa Boley.
Boleys studie om megakonstellationer avslöjade att i framtiden kan satellitåtergångar hamna i att deponera mer av vissa element, såsom aluminium, i jordens atmosfär än meteoriter gör. Forskare är osäkra på vad de potentiella effekterna av detta kan vara, men mänskliga orsakade förändringar i atmosfärens kemi, såsom frisättning av klorfluorkolväten (CFC) från aerosoler som orsakade hålet i ozonskiktet, tenderar inte att sluta bra.
dessutom, som satelliter återinträder atmosfären, kan de också orsaka betydande skador på marken. Moderna satelliter är dock utformade för att bryta upp i mindre bitar vid återinträde, så mindre material gör det till ytan. Och vanligtvis landar fallande rymdskräp i vattnet, som täcker cirka 71% av jordens yta.
relaterat: vad skulle hända om du sköt en pistol i rymden?
ljusföroreningar
i framtiden kommer ökad satellitaktivitet att vara tydligt synlig från jorden. Metallobjekten kommer att fungera som speglar, Reflekterande ljus tillbaka mot jordens yta, och det stora antalet av dem kommer drastiskt att förändra vår syn på natthimlen.
en studie om ljusföroreningar — samskriven av Boley, publicerad i arXiv-databasen i September 2021 och skickad till Astronomical Journal — avslöjade att så mycket som 8% av ljuset på natthimlen kan komma från satelliter i framtiden. Studien fann också att platser nära 50 grader nord-och sydlig latitud, som British Columbia och Patagonia, kan påverkas mer allvarligt av satellitljusföroreningar än andra platser på grund av banorna för föreslagna satelliter.
”det här är en så grundläggande förändring av vår syn på himlen att det kräver större granskning”, säger medförfattare Hanno Rein, en astronom vid University of Toronto Scarborough, i ett uttalande. ”Det kommer att upplevas av alla.”
i framtiden, sade Boley, så många som 1 av 10 ”stjärnor” på himlen kan faktiskt vara satelliter, vilket skulle ”kontinuerligt få himlen att ordnas om.”
satelliterna stör inte bara amatörstjärnorna utan också professionella astronomers observationer. ”Vissa astronomiska undersökningar kommer bara att se måttliga effekter, men effekterna på bredfältundersökningar kan vara betydande,” sade Boley.
hitta en balans
det är uppenbart att den förutsagda frekvensen av satelliter som sätts i LEO är ohållbar, men satelliter ger oss också viktiga tjänster.”Vi är djupt anslutna till satelliter,” sa Boley. ”Satelliter spelar en viktig roll i vår leveranskedja, finansiella transaktioner, väderövervakning, klimatvetenskap, global kommunikation och sökning och räddning.”
därför måste vi hitta ett sätt att balansera fördelarna och effekterna, sa Boley.
” jag tror inte att ett helt stopp på satellitlanseringar skulle fungera,” sa Boley. ”Att sakta ner saker och fördröja placeringen av 100 000 satelliter tills vi har bättre internationella regler skulle dock vara klokt.”
ursprungligen publicerad på Live Science.