Wynikiem wprowadzenia satelitarnych megakonstelacji może być skokowa ilość “śmieci kosmicznych”. Skutki mogą być bardzo dramatyczne.
Firma SpaceX umieściła 24 maja 2019 na orbicie 60 satelitów konstelacji Starlink. Wszystkie satelity Starlink zostały uwolnione w jednym momencie, co jest dość nietypowe. Zwykle podczas startów z wieloma satelitami następuje stopniowe (albo też “jednostajne” w dłuższym okresie czasu) uwalnianie satelitów. W tym przypadku wszystkie satelity jednocześnie opuściły górny stopień Falcona 9, po czym powoli zaczęły się od siebie oddalać.Satelity powoli oddalają się od siebie. 48 godzin po starcie dystans pomiędzy pierwszym a ostatnim satelitą wyniósł około 25 stopni. Satelity na nocnym niebie były widoczne gołym okiem jako “sznur” obiektów, podążających jeden za drugim. Tydzień po starcie “sznur” satelitów oplatał już ponad pół orbity wokół Ziemi. Dwa tygodnie po starcie ta paczka satelitów oplatała już całą swoją orbitę wokół Ziemi.
Prawie natychmiast po starcie pojawiły się głosy krytyki. Dwa główne “nurty” krytyki to środowiska astronomiczne i kwestia rosnącego zagrożenia ze strony śmieci kosmicznych. W tym artykule przyjrzymy się potencjalnemu negatywnemu wpływowi megakonstelacji takich jak Starlink na ilość śmieci kosmicznych. W naszym poprzednim artykule spojrzeliśmy na problem wpływu megakonstelacji na obserwacje astronomiczne.
Coraz większe zagrożenie
Nawet bez megakonstelacji ilość kosmicznych śmieci krążących wokół Ziemi z każdym rokiem rośnie. Na początku 2019 roku padł kolejny rekord w ilości różnych (wykrytych i skatalogowanych) fragmentów, nieczynnych satelitów, górnych stopni i działających satelitów. Aktualnie łączna wartość wzrosła do około 19250 obiektów. Przede wszystkim wyraźnie wzrosła liczba satelitów (prawie 5 tysięcy) i rośnie ilość nieczynnych górnych stopni rakiet. Co ciekawe, ilość różnych szczątków od 2016 roku powoli spada, co sugeruje, że operatorzy rakiet i satelitów starają się nie tworzyć nowych fragmentów.
Jest pewne, że nawet bez megakonstelacji ilość kosmicznych śmieci w najbliższych dekadach będzie rosnąć. Z dużym prawdopodobieństwem dojdzie do kolejnych testów broni antysatelitarnej (ASAT), wzrośnie ilość małych satelitów (z których część nie zadziała od samego początku na orbicie) oraz dojdzie do eksplozji górnych stopni rakiet. W wielu z tych przypadków nie ma możliwości kontroli obiektów – CubeSaty zwykle nie mają pokładowego systemu korekty orbity, zaś górne stopnie rakiet często eksplodują lata po zakończeniu swojej pracy. Każda z kolizji, fragmentacji czy eksplozji generuje od kilku nawet do kilku tysięcy nowych szczątków.
Megakonstelacje jako źródło śmieci kosmicznych
Sama tylko konstelacja Starlink ma się składać z 12 tysięcy satelitów. Jest to wartość porównywalna z przedstawioną powyżej całkowitą ilością różnych obiektów na orbicie. Zatem – nawet jeśli wszystkie satelity tylko jednej megakonstelacji będą funkcjonować prawidłowo – sama ich obecność podnosi ryzyko kolizji na orbicie.
Niestety, można się spodziewać, że pewien procent satelitów megakonstelacji przestanie funkcjonować przed czasem. W przypadku pierwszej paczki Starlink kilka dni po starcie pojawiły się informacje, że 4 z 60 satelitów doświadczyły pewnych problemów. Jest to około 6,7 % wszystkich satelitów tego lotu – wartość dość typowa, jeśli chodzi o zawodność.
Zakładając podobny procent dla całej konstelacji Starlink uzyskujemy aż 800 nieprawidłowo funkcjonujących satelitów lub nawet “śmieci kosmicznych”. Taka populacja jest z pewnością dużym zagrożeniem, w szczególności dla orbit wyższych od 700 km, skąd naturalny proces deorbitacji może trwać dekadami.
Przy kilku konkurujących ze sobą megakonstelacjach łącznie zatem może pojawić się kilka tysięcy nie działających satelitów na różnych orbitach. Jest to z pewnością duże zagrożenie dla innych satelitów, w tym własnej konstelacji.
Z czasem niektóre z satelitów mogą ulec awarii i przestać funkcjonować. Z 95 satelitów pierwszej generacji Iridium osiem satelitów (ok 8,5%) przestało funkcjonować zanim postanowiono wykonać deorbitację tych satelitów. Zakładając ten sam współczynnik można się spodziewać około tysiąca niesprawnych satelitów konstelacji Starlink przed końcem służby. Łącznie zatem pierwsza generacja Starlink może dostarczyć nawet dwa tysiące niesprawnych satelitów, nad którymi nie będzie kontroli przed momentem deorbitacji.
Warto tu dodać, że nie wszyscy operatorzy muszą się zastosować do zaleceń deorbitacji. Usunięcie (wciąż) działających satelitów zamiast przedłużenia ich misji może wpłynąć negatywnie na wynik finansowy operatorów megakonstelacji. Wcześniej czy później pojawi się zatem zachęta, by przedłużyć misje satelitów w danej generacji megakonstelacji – oczywiście z większym ryzykiem awarii.
Konsekwencje dla bezpieczeństwa wokół Ziemi
Aktualnie jest dość mało publikacji naukowych na temat możliwości użytkowania różnych orbit przy zwiększonej ilości śmieci kosmicznych. Pojawiają się jednak głosy, że w pewnym momencie niektóre orbity (w szczególności te powyżej 700 km) będą zbyt niebezpieczne do “regularnego” użytkowania. Oznacza to m.in. brak możliwości ubezpieczenia satelitów.
Rosnąca ilość śmieci kosmicznych może przynieść także ryzyko dla lotów załogowych. Choć obiekty takie jak ISS krążą niżej (400 km), niektóre ze śmieci kosmicznych mają dość ekscentryczne orbity, co oznacza czasowe ryzyko dla stacji orbitalnych. Większa ilość śmieci kosmicznych oznacza także większą ilość śmieci na ekscentrycznych orbitach, co oznacza częstsze manewry oddalające stacje kosmiczne od zagrożenia. Z kolei te manewry mogą wpłynąć na planowanie działań, w tym przylotów i odlotów pojazdów zaopatrzeniowych i załogowych oraz same prace wewnątrz stacji. Dziś, w przypadku ryzyka kolizji z ISS przez na kilkadziesiąt minut następuje przerwanie prac – załoga Stacji “chowa się” do pojazdów Sojuz. Podobnych procedur można się spodziewać także na nowej generacji stacji orbitalnych.
Można się spodziewać, że megakonstelacje wymuszą zmiany w regulacjach dotyczących użytkowania przestrzeni wokół Ziemi. Trudno jednak określić, czy nastąpi to zanim megakonstelacje zostaną ukończone, czy też już w trakcie ich użytkowania. Megakonstelacje mogą też pozytywnie wpłynąć na rozwój technologii aktywnego usuwania śmieci kosmicznych: zarówno całych satelitów jak i mniejszych fragmentów. Pytanie – czy wystarczy jednak czasu zanim problem stanie się bardzo poważny?
Ważne: artykuł chroniony prawem autorskim, co oznacza że wszelkie prawa, w tym Autorów i Wydawcy są zastrzeżone. Zabronione jest dalsze rozpowszechnianie tego artykułu w jakiejkolwiek formie bez pisemnej zgody ze strony właściciela serwisu Kosmonauta.net – firmy Blue Dot Solutions. Napisz do nas wiadomość z prośbą o wykorzystanie. Niniejsze ograniczenia dotyczą także współpracujących z nami serwisów.
