Smo res dokončno znoreli? (Milijon satelitov na nebu)

Zgodba iz vesolja

Nazaj

Zadnjih nekaj let se astronomija sooča z grožnjo brez precedensa, ki bi lahko pomenila njen konec. Pri tem ne gre ne za svetlobno onesnaženje, niti za globoke reze v proračune znanstvenih inštitucij. Žebelj v krsto kraljice med naravoslovnimi vedami bi lahko že kmalu zabile načrtovane megalomanske konstelacije umetnih satelitov. Različne korporacije so v zadnjih nekaj letih oddale vloge za okrog milijon teh plovil. Njihove površine, še posebej sončne celice, odbijajo sončno svetlobo, zaradi česar jih ponoči lahko vidimo tudi s prostimi očmi. Zemeljskim teleskopom sateliti že sedaj predstavljajo težavo, saj na njihovih posnetkih puščajo svetle sledi. Poleg tega oddajajo radijske valove, kar moti radijske observatorije. Pa ne le na Zemlji, sledi umetnih satelitov bodo vedno pogosteje povzročale škodo tudi odpravam v tirnicah okoli Zemlje.

Satelitske megakonstelacije

Še leta 2019 je največjo konstelacijo umetnih satelitov sestavljalo 75 plovil. Šlo je za sistem Iiridium, čigar flota se je nahajala na višinah med 630 in 780 kilometrov. Ti so med drugim oddajali radijske valove v razponu med 1621-1628 megaherci (MHz) in so s tem predstavljali enega prvih virov elektromagnetnega onesnaženja, na katerega so se bili primorani odzvati observatoriji na Zemlji.

Po letu 2020 se je cena izstrelitve kilograma tovora močno znižala, med drugim tudi zato, ker so korporacije večino satelitov vtirjale v nizkozemeljske tirnice (Low Earth Orbit, LEO). To je vodilo do eksponente rasti števila delujočih satelitov, ki jih je danes že 17.000, med njimi je kar 10.000 satelitov Starlink. Trenutne ocene nakazujejo, da bo strošek izstrelitve v prihodnje še naprej padal, predvsem zaradi pojava veliko zmogljivejših raket, kot so Space Launch System, New Glenn, Starship in Long March 9. Posledično je prišlo do močne rasti števila vlog za vtirjanje telekomunikacijskih satelitov in to kar za dva reda velikosti. Če bo dejansko prišlo do njihove realizacije, se lahko nadejamo, da bo konec 2030tih na nebu hkrati vandralo okoli pol milijona umetnih satelitov.

Za te nore načrte korporacij vemo zato, ker morajo le-te za vsak nov satelit pridobiti dovoljenje Mednarodne telekomunikacijske zveze (ITU). Gre za organizacijo, ki je del Združenih narodov in ki sestavlja ter potrjuje standarde v telekomunikacijah. Med njenimi nalogami je usklajevanje uporabe radijskih frekvenc med državami. Države članice vsakih nekaj let te standarde ponovno presodijo ter predlagajo spremembe. Sama implementacija pravil nato zavisi od inštitucij posameznih držav.

Razlog zakaj morajo korporacije pridobiti dovoljenje za vsak nov satelit je, da ti za komunikacijo z Zemljo uporabljajo radijske valove. Vloge pri ITUju dejansko oddajo vlade držav v imenu korporacij in drugih organizacij. V njih najdemo podroben opis načrtovanih satelitskih mrež vključno z uporabo frekvenčnih pasov. S tem se operaterji izognejo morebitnim medsebojnim interferencam.

Sateliti Starlink podjetja SpaceX, ki jih je v objektiv ujel ameriški astronavt Don Pettit na krovu Mednarodne vesoljske postaje.  Zasluge: Don Pettit.

Tako danes vemo, da je med leti 2017 ter 2023 ITU prejela kar 300 prošenj za konstelacije z deset ali več sateliti. Med njimi je bilo 90 prošenj za omrežja s vsaj 1000 plovili, 23 vlog za konstelacije z več kot 5000 sateliti ter osem vlog za kostelacije, ki bi jih sestavljalo več kot 10.000 satelitov. Skupno število predlaganih satelitov je tako preseglo en milijon. Najbolj ambiciozen med predlogi so bili ameriški Cinnamon-937, ki je predvideval izstrelitev kar 337.323 satelitov, Semaphore iz Francije (116.640), Starlink (43.206) in Astra iz ZDA (13.620) ter kitajski Guangwang (12.992). Med vsemi jih je do sedaj daleč največ vtiril SpaceX.

Glede števila vlog vodita Kitajska (65) in ZDA (45), toda vloge za nekatere največje konstelacije prihajajo tudi iz manjših držav, kot so Ruanda, Nemčija, Španija, Norveška, Francija ter Salomonovi otoki. Nekateri avtorji ocenjujejo, da večina teh satelitov ne bo nikoli vtirjenih. Obstaja več razlogov zakaj bi lahko prišlo do tega, med njimi so pomanjkanje finančnih sredstev, skopnela politična podpora ter tehnične težave. V nekaterih primerih naj bi vloge bile dejansko nekakšna marketinška poteza za pritegnitev potencialnih investitorjev ali za preprodajo pravic za uporabo elektromagnetnega spektra. V drugih primerih bi si korporacije lahko z vlogami prilastile elektromagnetni spekter, ki bi ga uporabljale v nekoliko bolj daljni prihodnosti.

Ta modus operandi ni nov. Že v osemdesetih in devetdesetih letih prejšnjega stoletja je družba Tongasat, javno podjetje Tonge, oddajala vloge za geostacionarne satelite, pridobljene pravice pa je nato preprodajala tujim korporacijam.

Nekatere družbe oddajo več vlog za eno samo bodočo konstelacijo. Na primer, podjetje SpaceX je oddalo kar 22 vlog za omrežje Starlink Gen2. Podobni manevri otežujejo delo ITUja, ki želi preprečiti, da bi sateliti LEO motili satelite v, na primer, geostacionarnih tirnicah, pa tudi izračunati intenzivnost emisij radijskih valov, ki jih oddajajo sateliti. S tem, da operater vloži več prošenj za eno samo konstelacijo, se morebiti tudi izogne predpisom o maksimalnih emisijah, ki jih lahko povroči eno samo omrežje.

Obstajajo tudi primeri, ko so različne države oddale vloge za isto korporacijo. Tako so Norveška, Nemčija ter ZDA oddale vloge za SpaceX, Velika Britanija, Francija in Mehika pa za OneWeb. Papua Nova gvineja je oddala vlogo za ameriško podjetje Omnispace, Salomonovi otoki pa za avstralsko Fleet Space. Največjo vlogo Cinnamon-937 je oddala vlada Ruande za francosko podjetje E-Space, ki ga financira ameriški podjetnik Greg Wyler. Vlogo za Semaphore-C je oddala francoska vlada, prav tako za E-Space.

Ocene kažejo, da četudi se število umetnih satelitov ne povzpne do enega milijona, pa bi že precej manjše število teh plovil zelo slabo vplivalo na različne vidike družbe.

Težave za astronomijo

Slika dvojne zvezde Albireo v ozvezdju Laboda, posneta leta 2019. Bele navpične črte so sledi satelitov Starlink, ki so prečkali vidno polje kamere med 2,5 minutno ekspozicijo. Zasluge: Rafael Schmall/NOIRLab/National Science Foundation.

Umetne satelite sicer najlažje vidimo takoj po sončnem zahodu ali takoj pred sončnim vzhodom. Večino s prostimi očmi komaj opazimo, saj je njihov navidezni sij oziroma magnituda tipično večja od 6. Obstajajo seveda izjeme. SpaceX-ovi Direct to Cell sateliti s 125 kvadratnih metrov velikimi sončnimi celicami lahko zasijejo z magnitudami med 0 in 1, nekaj podobnega pa velja tudi za Blue Walker 3. To pa je primerljivo z navidezno najsvetlejšimi zvezdami na nebu!

Teleskopi lahko seveda zaznajo satelite, ki jih človeško oko ne more. Že leta 2020 so nekateri znanstveniki opozarjali na morebitne težave, ki bi jih umetni sateliti LEO lahko povzročali takrat še nastajajočemu observatoriju Vera Rubin. Ta opazovalnica bo v sklopu deset let trajajočega projekta snemala nočno nebo z zelo občutljivo kamero, ki jo odlikuje kar 10 kvadratnih stopinj veliko zorno polje. Ravno veliko zorno polje pa pomeni večjo verjetnost, da kamera ujame katerega od satelitov.

Ena od študij, v kateri so avtorji predpostavili dokaj konzervativno število do 48.000 hkrati delujočih satelitov, je pokazala, da bi se njihove sledi pojavljale na 20 % vseh posnetkov narejenih s teleskopom Vera Rubin okrog polnoči ter na 40 % do 90 % posnetkov narejenih v jutranjih oziroma večernih urah.

Druga študija, v kateri so avtorji predpostavili obstoj 26.000 delujočih satelitov, je razkrila, da bi število plovil, ki bi se v danem trenutku nahajala nad horizontom na dani lokaciji na Zemlji, lahko doseglo 1100, od tega bi jih kar 260 sijalo z magnitudo manjšo od 6. Sledi te množice satelitov naj bi se sicer pojavljale na manj kot 1% vseh posnetkov narejenih z »običajnimi« znanstvenimi teleskopi z manjšim zornim poljem, vendar bi ta delež dosegel 30 % za teleskope, kot je Vera Rubin.

Satelitske sledi na Hubblovih posnetkih. Vir: Kruk et al. (2023).

Opozorila prihajajo tudi iz drugih delov sveta. Indonezijski astronomi so zaskrbljeni kako bodo umetni sateliti vplivali na kakovost posnetkov observatorija Timau Observatory. Poleg tega poudarjajo da bi nepregledna množica satelitov motila pogled na nočno nebo tamkajšnjim domorodnim skupnostim, kar močno posega v njihove pravice. Pri tem navajajo člen 13.1 deklaracije Združenih narodov o pravicah domorodnih skupnosti, ki pravi, da imajo le-te pravico »oživljati, razvijati ter bodočim generacijam prenašati svoje zgodbe, jezike, ustna izročila, poglede na svet, pisave ter literaturo« pa tudi »izbirati ter obdržati svoja imena za skupnosti, kraje ter osebe«. Obstaja bojazen, da bodo domorodne skupnosti v bližini Timau Observatory omejene glede uporabe in prenašanja zgodb povezanih z nebesnimi pojavi.

Zaradi podobnih mračnih napovedi, so se med astronomsko srenjo že pojavila menja, da prihodnost za astronomijo leži v vesolju. Toda izkazalo se je, da pred poplavo umetnih satelitov niso na varnem niti vesoljski observatoriji. Tako je lani v ugledni reviji Nature izšla študija o tem, kakšen vpliv bi imela nepregledna množica pol milijona satelitov na delovanje trenutnih misij, kot sta Vesoljski Teleskop Hubble (HST) in SPHEREx ter na bodoči misiji ARRAKHIS in Xuntian. Izkaže se, da imamo precej razlogov za pesimizem.

HST okoli našega planeta potuje po tirnici s pomerom 540 kilometrov, vendar zaradi različnih smeri opazovanja lahko zazna satelite, ki se nahajajo na višinah nad 350 kilometrov. To pa pomeni, da lahko HST v objektiv ujame praktično vse satelite LEO, tako tiste že delujoče, kot tudi načrtovane. Izračuni kažejo, da bi v primeru obstoja pol milijona satelitov v tirnicah LEO, njihove sledi onesnažile kar tretjino vseh Hubblovih posnetkov. Po drugi strani bi bilo prizadetih kar 96 % posnetkov misij SPHEREx, ARRAKHIS in Xuntian, pri čemer bo vsakega od njih “krasilo” med 6 in 92 sledi.

S slabega na slabše

Grozi pa nam še ena “briljantna” ideja, ki se je utrnila ameriškemu startupu Reflect Orbital. To podjetje predlaga mrežo več kot 50.000 majhnih satelitov do leta 2035 na višini 300 kilometrov. Ti bi potovali po posebnih tirnicah, ki bi jih ponesle nad Zemljine tečaje, pri čemer bi preleteli ista območja na Zemlji ob isti uri. Vsak kraj bi preleteli dvakrat v 24 urah.

Satelite bi sestavljala približno 100 kvadratnih metrov velika zrcala narejena iz folije mylar, ki bi proti Zemljinemu površju usmerjala sončno svetlobo. Pri tem bi lahko naročnikom, na primer sončnim elektrarnam, priskrbela dodatnih 30 minut svetlobe na dan.

Umetniška upodobitev satelita podjetja Reflect Orbital v tirnici. Vir: Reflex Orbital.

Ni potrebno biti strokovnjak, da bi razumeli, kako napačen in nevaren je ta predlog. Tudi zato so predsedniki štirih mednarodnih znanstvenih organizacij, ki zastopajo 2500 znanstvenikov iz 30 držav, aprila letos objavili javno pismo naslovljeno na ameriško Zvezno komisijo za komunikacije (Federal Communications Commission, FCC) v katerem svarijo pred posledicami milijona načrtovanih satelitov ter projekta Reflect Orbital. Ti sateliti bi lahko močno motili cirkadiani ritem živih bitij, tudi ljudi, ki je sinhroniziran z dnevnim ciklom dneva in noči. Motnje cirkadianega ritma lahko vodijo do zmanjšanja kakovosti spanja. Umetna svetloba satelitov Reflect Orbital bi lahko slabo vplivala na nekatere vzorce obnašanja živali, kot so na primer migracije. Negativne posledice bi čutile tudi rastline.

Vpogled v prihodnost

Špekulativne vloge so bile razlog, da so bila leta 1997 sprejeta določena pravila, ki zahtevajo, da države razkrijejo naročnike vlog ter predvidene datume izstrelitev. Najnovejša pravila določajo tudi, da morajo operaterji vtiriti določen delež satelitov v nekem predvidenem obdobju.

Tak primer je Amazonov Projekt Kuiper, za katerega vlogo so oddale ZDA in katerega licenca je zahtevala, da bo vsaj polovica satelitov operativnih do junija 2026. Kljub temu načrti za milijon satelitov kažejo, da ta pravila niso odvrnila korporacij od tega, da bi oddajala špekulativne vloge. Že v kratkem bodo države članice odločale o novih pravilih in le upamo lahko, da jim bo uspelo omejiti apetite vesoljskih korporacij glede tirnic LEO in da bodo te v končni fazi služile vsemu človeštvu.

Dodatna čtiva za najbolj radovedne

Blog at WordPress.com.

Navzgor ↑