Jak udržet oběžnou dráhu čistou? Vědci objevili kritický limit pro satelitní konstelace
InovaceTéměř 30 000 satelitů již bylo vypuštěno na oběžnou dráhu Země, což vyvolává rostoucí obavy z vesmírného odpadu vznikajícího při jejich kolizích.
Téměř 30 000 satelitů již bylo vypuštěno na oběžnou dráhu Země, což vyvolává rostoucí obavy z vesmírného odpadu vznikajícího při jejich kolizích. Nová analýza, kterou zveřejnil Hugh Lewis z Birminghamské univerzity, ukazuje, že satelitní konstelace mohou narůst do takové velikosti, že překročí kritickou hranici, za níž začnou generovat nestabilní, nekontrolovatelné množství trosek. Tato zjištění poukazují na naléhavou potřebu přísnějších pravidel pro povolování satelitů na oběžnou dráhu. Bez takových opatření by se mohly ohrozit klíčové satelitní operace, na kterých závisíme, od navigace po předpověď počasí.
Posledních pět let přineslo rozmach komerční vesmírné činnosti, poháněný především společnostmi budujícími obrovské sítě, neboli „konstelace“ satelitů, pro poskytování internetového připojení a dalších služeb po celém světě. S dalším rozšiřováním těchto sítí již regulátoři obdrželi žádosti o povolení pro více než milion dalších satelitů. S rostoucím přeplněním oběžné dráhy se zvyšují obavy z kolizí satelitů. Při každé takové události se satelity mohou rozpadnout na tisíce fragmentů, z nichž každý je schopen zničit další satelity. Dosud však většina bezpečnostních posudků zvažovala pouze riziko, které představuje jeden satelit. To zcela opomíjí kombinované nebezpečí konstelací, které by dohromady představovaly téměř 1,7 milionu satelitů, pokud by byly schváleny všechny současné plány.
K řešení této mezery Lewis vytvořil jednoduchý matematický model, který sleduje, jak často satelity a trosky procházejí daným bodem v prostoru, přičemž zohledňuje, jak dobře se satelity dokážou vyhnout kolizím a jak rychle vypadnou z oběžné dráhy po vyřazení. Na základě dat od regulátorů a sledovačů satelitů aplikoval model na 16 konstelací: některé jsou stále ve fázi plánování a jiné již na oběžné dráze.
Z těchto konstelací šest překročilo práh, za nímž se trosky nekontrolovatelně hromadí – včetně velkých návrhů z Číny a USA. Další tři se nacházely v nestabilní zóně, kde se odpad hromadí, aniž by se zcela vymkl kontrole. Toto riziko se netýkalo pouze největších konstelací. U jedné konstelace o pouhých několika stovkách satelitů se nestabilita objevila kvůli uspořádání jejích oběžných drah. Jiná flotila malých satelitů se dostala do nekontrolovatelného stavu trosek jednoduše proto, že byly příliš malé na to, aby nesly trysky pro vyhýbání se kolizím.
Na základě svých výpočtů Lewis naznačuje, že mnohým z těchto problémů by se dalo předejít relativně skromnými konstrukčními změnami, jako je zvýšení odporu satelitu, aby se rychleji deorbitoval, nebo prodloužení jeho životnosti, aby se snížil počet náhradních startů. Vzhledem k tomu, že regulátorům stále chybí jasné, celokonstelační standardy, jeho metoda nabízí praktický způsob, jak odhalit rizikové návrhy před startem a udržet dráhy nad našimi hlavami čisté pro satelity, na kterých závisíme.