Komunikačné satelity Starlink majú plusy aj mínusy


   Komunikačné satelity Starlink majú plusy aj mínusy

SpaceX, spoločnosť, ktorú založil Elon Musk, sa preslávila cieľom skolonizovať Mars. Menej ľudí však vie, že postupne vypúšťa na obežnú dráhu Zeme 11 927 družíc, ktoré astronómom sťažia pohľad do vesmíru.

Keď sa na priezračnej nočnej oblohe objaví svietiaci bod, ktorý sa pomaly pohybuje, znalec vie, že nejde o nič nezvyčajné. Tým bodom je umelá družica Zeme osvetlená Slnkom. Ale čo ak ho nasleduje ďalší svietiaci bod a za ním ďalší, akoby sa po oblohe pohyboval nezvyčajný svetelný vláčik, až kým nevojde do zemského tieňa? Ľudia sa nás vtedy pýtajú: „Máme do činenia s mimozemšťanmi? Sú to utajené vojenské manévre?" Nič také, práve sme zaznamenali prelet satelitov Starlink – megalomanského projektu, ktorý nerešpektuje žiadne pripomienky.

Satelity Starlink na oblohe tesne po vypustení. Foto: Marco Langbroek, Leiden, Holandsko

Satelity Starlink na oblohe tesne po vypustení. Foto: Marco Langbroek, Leiden, Holandsko

 

Spoločnosť SpaceX

 SpaceX, plným názvom Space Exploration Technologies Corporation (Technologická spoločnosť na prieskum vesmíru), je súkromná americká spoločnosť, ktorá pôsobí v aerokozmickom priemysle. Založil ju Elon Musk v roku 2002 a aj dnes je jej väčšinovým akcionárom. Spoločnosť SpaceX vyvinula raketové nosiče Falcon 1, Falcon 9 i Falcon Heavy, kozmické lode Dragon a Dragon 2, začala aj s komerčným vypúšťaním telekomunikačných družíc. Jedným z jej cieľov je významne znížiť náklady na cestu do vesmíru, a tým umožniť ľudstvu kolonizáciu Marsu. V roku 2014 sa podarilo SpaceX znížiť náklady na jeden štart rakety Falcon 9 na nízku obežnú dráhu Zeme na približne 60 miliónov amerických dolárov, pričom doterajšie lety NASA stáli priemerne zhruba 152 miliónov dolárov každý. Zlacnenie dosahuje dvomi spôsobmi. Po prvé kompletnou výrobou rakiet na jednom mieste, čím odpadávajú veľké náklady na prevoz nadrozmerných komponentov. Po druhé snahou o výrobu návratných prvých stupňov nosných rakiet a ich použitie pri opätovných štartoch. Prvý stupeň je najmohutnejšia časť viacstupňovej rakety, ktorá sa zapaľuje ako prvá. Slúži na štart rakety a prekonanie dolných najhustejších vrstiev atmosféry. Prvé úspešné pristátie prvého stupňa rakety na plávajúcu plošinu v oceáne sa uskutočnilo 8. apríla 2016, a to v rámci zásobovacej misie CRS-8 k Medzinárodnej kozmickej stanici.

Komunikačné satelity Starlink

Prvotnú informáciu o pripravovanom projekte Starlink oznámil Elon Musk v roku 2015. Následne v roku 2018 získala SpaceX od Federal Communications Commission (úrad USA, ktorý slúži aj na registráciu družíc) povolenie na prevádzku 2825 satelitov v letových výškach 1110 – 1325 km nad Zemou, 1584 satelitov vo výške 550 km a 7 518 vo výške približne 340 km. Po skompletizovaní projektu by malo okolo Zeme lietať 11 927 družíc Starlink. Navyše v októbri 2019 táto spoločnosť požiadala o povolenie na prevádzku ďalších 30 000 družíc. Toto číslo je len predbežné, povolenie doteraz spoločnosť nedostala.

Na foto: zemeguľa, sieť. Zobrazuje inicializačnú fázu projektu Starlink. Zdroj: Wikipedia. com Foto: SpaceX – www.starlink.com

 

Inicializačná fáza projektu Starlink predpokladá 72 orbitálnych rovín so sklonom 53°. V každej dráhe bude obiehať 22 satelitov, spolu 1584. Foto: SpaceX – www.starlink.com

 

Systém Starlink bude poskytovať širokopásmové internetové pripojenie po celej zemeguli v páse ±53 stupňov od rovníka. Poskytne nielen možnosti pripojiť sa na internet v odľahlých oblastiach sveta, ale bude konkurenciou aj pre existujúcich poskytovateľov v Európe, Ázii a Amerike. Keďže dnes nemá približne 45 % svetovej populácie prístup k internetu, potenciálne ide o obrovský trh.

Plánovaný projekt je v skutočnosti megalomanský. Takmer 12 000 družíc Starlinku predstavuje 6-násobok aktívnych družíc všetkých iných projektov, ktoré dnes obiehajú okolo Zeme. Satelity budú komunikovať buď priamo s terminálmi užívateľov, alebo s pozemnými bránami rozmiestnenými pri dôležitých internetových uzloch. Momentálne je v prevádzke 6 brán na území USA. Očakáva sa, že prenos bude mať rýchlosť 600 megabit až 1 gigabit za sekundu. V použitých prenosových pásmach budú príjem signálu ovplyvňovať búrky, dážď a aj hustá oblačnosť, čo môže byť problém

Samotné komunikačné družice sa vyrábajú v mestečku Redmond v blízkosti Seattlu na severozápade USA. V súčasnosti je SpaceX schopná vyrobiť 7 satelitov denne. K presunu na presnú prevádzkovú dráhu majú družice kryptónové motory, ktoré sa budú využívať aj na priebežné dolaďovanie polohy a na navedenie do hustých vrstiev zemskej atmosféry po tom, ako životnosť družice skončí.  Predpokladá sa, že životnosť družíc bude približne 5 rokov, a to hlavne z dôvodov morálneho opotrebovania vzhľadom na vývin nových technológií. Potom by ich mali postupne nahradiť modernejšie verzie.

V roku 2018 boli do výšky 514 km vypustené 2 testovacie satelity, ktoré niesli pomenovanie Tintin A a Tintin B. Satelity sa vypúšťajú postupne, v tomto prípade sa pri jednom štarte vypustí 60 družíc zatiaľ zhruba s frekvenciou raz za mesiac, čiže spoločnosť buduje priebežne celú flotilu. Doteraz prebehlo šesť takýchto štartov, takže na oblohe je 360 družíc.

Starlink 0 vypustila spoločnosť SpaceX 24. 5. 2019, Starlink 1 - 11. 11. 2019, Starlink 2 - 7. 1. 2020, Starlink 3 - 29. 1. 2020, Starlink 4 - 17. 2. 2020 a Starlink 5 - 14. 3. 2020. Prvé dni po štarte vidno satelity na oblohe spolu, ale neskôr sa od seba vzďaľujú a postupne obiehajú okolo Zeme jednotlivo alebo v malých skupinách. SpaceX tvrdí, že počet družíc, ktoré doteraz vypustila, je už dostatočný na to, aby začala s prevádzkou. Prvé komerčné spojenia poskytne zákazníkom v USA a Kanade už v priebehu tohto roka.

Dopad projektu na astronómiu

V júni 2019 sa Medzinárodná astronomická únia vyjadrila, že ju znepokojuje negatívny dopad, ktorý môžu mať megasúhvezdia komunikačných satelitov na astronomické pozorovania a na nedotknutý vzhľad nočnej oblohy vtedy, keď sa pozoruje z tmavej oblasti. V rámci pracovnej skupiny pre ochranu tmavej oblohy súčasne začala diskusiu so SpaceX. Cieľom tejto diskusie bolo prijať opatrenia, ktoré by zmiernili ich rušivé pôsobenie.

• Aj keď existuje veľká neistota o budúcom počte satelitov, vykonali sa niektoré simulácie na základe viac ako 25 000 reprezentatívnych satelitov rôznych spoločností. Pri tomto množstve by bol súčasný počet satelitov nad horizontom v ktoromkoľvek čase v závislosti od zemepisnej šírky medzi približne 1500 a niekoľkými tisícami. Zhruba 250 až 300 by malo výšku nad horizontom viac ako 30 stupňov, čiže by sa nachádzali na časti oblohy, kde sa vykonáva väčšina astronomických pozorovaní.

• V súčasnosti je ťažké predpovedať, koľko osvetlených satelitov bude viditeľných voľným okom. Jednak z dôvodu nejasnosti súvisiacej s ich skutočnou odrazivosťou a jednak preto, že SpaceX vykonáva experimenty, ktorých cieľom je znížiť odrazivosť satelitov Starlink tým, že ich nastrieka rôznymi povlakmi. Vzhľad nedotknutej nočnej oblohy, najmä ak sa pozoruje z tmavých miest, sa napriek tomu zmení, pretože nové satelity by mohli byť výrazne jasnejšie ako existujúce obiehajúce družice.

• Vláčiky satelitov alebo reťazce perál, ktoré sa často zobrazujú na obrázkoch a vo videách, sú viditeľné bezprostredne po tom, ako ich vypustia a vo fáze, keď zvyšujú obežnú dráhu, keď sú podstatne jasnejšie ako vo svojej prevádzkovej výške. Globálny účinok závisí od toho, ako dlho budú satelity v tejto fáze. Rovnako závisí aj od frekvencie, v akej budú vypúšťané.

• Odhaduje sa, že okrem ich viditeľnosti voľným okom budú stopy satelitov dostatočne jasné na to, aby nasýtili moderné detektory veľkých ďalekohľadov, čo vážne ovplyvní rozsiahle vedecké astronomické pozorovania. Teoreticky by sa účinky nových satelitov mohli zmierniť presnou predpoveďou ich dráh a následným vyčistením získaných snímok. Veľké množstvo trás by však mohlo spôsobiť značné a komplikované režijné náklady na plánovanie a prevádzku astronomických pozorovaní.

• Medzinárodná astronomická únia považuje dôsledky satelitných konštelácií za znepokojujúce. Podľa nej budú mať negatívny vplyv na pokrok pozemnej astronómie, pozorovania v rádiovej, viditeľnej a infračervenej oblasti spektra a budú si vyžadovať presmerovanie ľudských aj finančných zdrojov zo základného výskumu na štúdium i vykonávanie zmierňujúcich opatrení. Únia tiež zdôrazňuje, že technologický pokrok je možný iba súbežným pokrokom vo vedeckých poznatkoch. Satelity by nemohli fungovať ani správne komunikovať bez prevzatia poznatkov z astronómie a fyziky. 

Stopy družíc Starlink na snímke získanej ďalekohľadom observatória Cerro Tololo v Chile.

Stopy družíc Starlink na snímke získanej ďalekohľadom observatória CerroTololo v Chile.

SpaceX sa vyjadruje, že podnikne viac krokov na zníženie dopadu svojich satelitov Starlink na astronómiu. Astronómovia ale nesúhlasia s Elonom Muskom, ktorý tvrdí, že systém bude mať na ich prácu nulový účinok. V reakcii na tieto obavy SpaceX zaradila medzi 60 satelitov Starlink vypustených 6. januára experimentálnu tzv. Tmavú sériu so stmavenými časťami satelitov, aby sa znížila ich odrazivosť a teda aj jas. Podľa zistenia astronómov z marca 2020 však experimentálna Tmavá séria bola len o trochu menej žiarivá ako bežné satelity Starlink. Satelity nielenže urobia jasné pruhy na snímkach zhotovených ďalekohľadmi, ale vytvárajú ďalšie obrazové artefakty saturáciou pixelov v detektore, čo je ďalším problémom.

Množstvo plánovaných satelitov tiež vyvoláva obavy z možného vzniku tzv. Kesslerovho syndrómu. Je to scenár, v ktorom hustota objektov na nízkej obežnej dráhe Zeme je dosť vysoká na to, aby zrážky medzi objektmi mohli spôsobiť kaskádu, v ktorej každá zrážka vytvorí vesmírne trosky, čo zvyšuje pravdepodobnosť ďalších zrážok. Dôsledkom by bolo množstvo trosiek na obežnej dráhe, ktoré by obmedzili alebo znemožnili prevádzku aj iných satelitných projektov minimálne na niekoľko desaťročí, kým by nedošlo k samovoľnému zániku väčšiny úlomkov.

Navyše dnes nikto netuší, ako môže neprirodzene žiariaca obloha ovplyvniť orientáciu nočných vtákov a v noci sa pohybujúcich zvierat.

Viditeľnosť družíc Starlink

Satelity Starlink je možné pozorovať na oblohe aj voľným okom. Na stránke https://me.cmdr2.org/starlink/ sú predpovedané časy preletov nanosatelitov Starlink nad jednotlivými lokalitami na zemeguli. Z miest je tam najbližšia len Viedeň, ale je možné zadať zemepisnú dĺžku a šírku miesta, z ktorého chcete prelet pozorovať.

 

doc. RNDr. Ján Svoreň, DrSc.
Astronomický ústav SAV, Tatranská Lomnica

Foto: https://www.space.com/spacex-starlink-satellites.html 

http://www.ctio.noao.edu/noao/node/23

www.starlink.com

Unsplash.com

Súvisiace:

Hore
Vedecká cukráreň 2
Quark_2020
Vedecká cukráreň 5/2020
Veda v Centre
Aurelium - centrum vedy
Vírusy, vakcíny, imunita
Quark 25 rokov
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Publikácie Veda v CENTRE
Zaujímavosti vo vede
In vitro fertilizacia je oplodnenie mimo tela matky.
Zistite viac