Rosnąca ilość małych satelitów powoduje co raz więcej problemów z dostępem do spektrum radiowego.
Wraz z rozwojem technologicznym i bardzo dynamicznym rozwojem sektora kosmicznego, coraz więcej podmiotów ma dostęp do zasobów służących do wysyłania swoich obiektów w kosmos. Bardzo popularne stają się nanosatelity, które w odróżnieniu od swoich większych kuzynów są bardziej dostępne i po prostu tańsze. Sprawia to, że z roku na rok, a obecnie już nawet z miesiąca na miesiąc, przybywa małych satelitów gotowych do wyniesienia bądź wystrzelenia w kosmos.
Polski PW-Sat zbudowany został na standarcie Cubesat 1U / Credits: SKA
Równolegle pojawiła się jednak potrzeba podziału częstotliwości radiowej do komunikacji z małymi satelitami, związana z wzrastającym zagrożeniem zakłóceń ze względu na rosnącą liczbę małych satelitów krążących po orbitach okołoziemskich. Problem ten dotyczy w szczególności satelitów typu CubeSat, które stają się coraz popularniejsze ze względu na swoje liczne zalety.
Cubesat (od ang. cube – sześcian, satellite – satelita) jest rodzajem nanosatelity o wymiarach 10 cm × 10 cm × 10 cm i wadze jednego kilograma. Można łączyć je również w większe zespoły, po kilka połączonych modułów. Satelity tego typu mogą być używane nie tylko do wysyłania komunikatów radiowych, ale również do zobrazowania powierzchni Ziemi, przeprowadzania eksperymentów biologicznych, przeprowadzania badań atmosfery oraz jako platforma testowa dla innowacyjnych technologii. Można je łączyć ze sobą, tworząc większe moduły. Swoją popularność zawdzięczają nieskomplikowanej budowie, szerokiemu zastosowaniu, oraz łatwej dostępności. W internecie możemy znaleźć nie tylko sprzęt potrzebny do budowy cubesata, ale także instrukcje pozwalające na jego budowę. Koszty budowy satelity tego rodzaju zaczynają się już od kwoty 50000 USD, czyli relatywnie niskie.
Cubesaty są wynoszone w przestrzeń kosmiczną za pośrednictwem rakiet lub wystrzeliwane z ISS. Następnie są umieszczane na niższych orbitach, po czym po kilku tygodniach lub miesiącach kończą swoją misję, schodząc z orbity i spalając się w atmosferze. Od 1999 roku wyniesiono już przeszło 100 satelitów typu cubesat, jednak koszty tej operacji są wciąż bardzo wysokie. Przekraczają 100 000 USD. Ciekawostką są natomiast programy NASA i ESA, które oferują bezpłatne wyniesienie satelitów na rakietach startujących w ramach uprzednio zaplanowanych misji naukowych.
Budowa i wyniesienie satelity nie jest jednak jedynym wyzwaniem. Wraz z tą swoistą rewolucją w zakresie budowania małych satelitów, rośnie również ryzyko zakłóceń fal radiowych i potrzeba szukania nowego spektrum. W związku z powstałym problemem, na 64. Międzynarodowym Kongresie Astronautycznym w Pekinie (IAC 2013), ustalono, że do obowiązku państw należy rejestracja częstotliwości, również satelitów typu cubesat i innych mikrosatelitów i to najpóźniej na dwa lata przed ich wyniesieniem.
Rejestracją częstotliwości radiowej satelitów zajmuje się Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna (ITU) zrzeszająca 191 państw, która również oficjalnie przypomina państwom członkowskim, że obowiązek rejestracji w żaden sposób nie jest wyłączony ze względu na małe rozmiary satelitów, a zatem dane dotyczące częstotliwości i umiejscowienia na orbicie cubesatów muszą być wprowadzone do Głównego Międzynarodowego Rejestru Częstotliwości (MIFR). I chociaż dyrektywy nakładające obowiązek rejestracji częstotliwości mikrosatelitów nie zyskują powszechnej aprobaty, to jednak nie można się nie zgodzić, że w obliczu popularyzacji cubesatów regulacja częstotliwości wydaje się koniecznością, i wydaje się leżeć w interesie wszystkich zainteresowanych użytkowaniem nanosatelitów.
Przeznaczenie częstotliwości spektrum radiowego w USA (2011)
Innym względem przemawiającym za potrzebą regulacji jest rozwój technologiczny, dzięki któremu również misje kosmiczne realizowane przez nanosatelity stają się coraz bardziej złożone. Rośnie więc potrzeba przekazywania do nich coraz większej ilości danych. Obecnie ze względu na brak wdrożenia odpowiednich regulacji, większość nanosatelitów odbiera w częstotliwościach amatorskich pasm radiowych odpowiednich dla prywatnej działalności rekreacyjnej czy niekomercyjnej wymiany wiadomości. Transmisja danych w tych częstotliwościach jest jednak nieefektywna i może nie sprostać rosnącym oczekiwaniom wobec cubesatów.
W USA, które są pionierem w zakresie badań przy użyciu satelitów typu cubesat, wdrożono program licencjonowania wszelkich pozarządowych satelitów. Zajmuje się tym Federalna Komisja Łączności (FCC), która przyznaje licencje w jednym z trzech trybów, a następnie rejestruje odpowiednią częstotliwość w MIFR. Pierwszy tryb dotyczy satelitów wykorzystywanych do różnego rodzaju operacji, takich jak komunikacja w celach komercyjnych czy teledetekcja. Drugi dotyczy satelitów wykorzystywanych w celach eksperymentalnych, a trzeci satelitów komunikujących się za pośrednictwem amatorskich pasm radiowych. To właśnie FCC koordynuje i rozstrzyga na jakim paśmie radiowym dany satelita będzie mógł pracować. Warto jednak dodać, że w przypadku satelitów działających na amatorskich pasmach radiowych, FCC polega na ustaleniach Międzynarodowej Unii Radioamatorskiej (IARU), która koordynuje przydzielanie odpowiednich pasm i ma coraz więcej pracy ze względu na fakt, że gros nanosatelitów operuje właśnie na pasmach amatorskich.
Model satelity typu CubeSat 1 U / Credits – Vermont Technical College
Problem rejestracji nanosatelitów okazuje się być bardzo ważny ze względu na dynamiczny wzrost liczby powstających cubesatów i innych satelitów. Koreluje on również z problemem śmieci kosmicznych, które wciąż grożą wyrządzeniem ogromnych szkód. Najnowszym tego przykładem, z 3 marca 2015 r., jest eksplozja 20-letniego wojskowego satelity meteorologicznego DMSP-F13.
Rozwiązanie obu kwestii sprawi, że działalność kosmiczna z użyciem małych satelitów będzie mogła przebiegać jeszcze szybciej, ale za to bezkonfliktowo. Doskonałym przykładem możliwości jakie dają małe satelity, nie tylko środowisku akademickiemu, jest chociażby zespół studentów Politechniki Warszawskiej, którzy w 2012 r. wygrali konkurs organizowany przez ESA, dzięki czemu mogli wynieść swojego satelitę PW-Sat na europejskiej rakiecie Vega.
Zaangażowanie się w proces tworzenia, a w zasadzie respektowania, międzynarodowego rejestru częstotliwości radiowej do kontaktu z małymi satelitami, i dokonywanie ich rejestracji poprzez wpis do MIFR, powinno być celem wszystkich państw wykorzystujących przestrzeń kosmiczną. Doskonałą okazją na wykazanie aktywności będzie bez wątpienia odpowiedź na prośbę wystosowaną przez ITU do państw członkowskich o przesyłanie aplikacji z pomysłami na ulepszenie systemu rejestracji częstotliwości nanosatelitów, szczególnie że już w listopadzie tego roku, w Genewie odbędzie się Światowa Konferencja Radiotelekomunikacyjna, na której ten temat zostanie podjęty.
Serdecznie dziękujemy Panu Michałowi Ołowskiemu za przesłany tekst.
