SpaceXhar dragit massor av beröm och kritik med skapandet av Starlink , en konstellation som en dag kommer att tillhandahålla bredbandsinternetåtkomst till hela världen. Hittills har företaget skjutit upp över 800 satelliter och (från och med i sommar) producerar dem i en takt av ca. 120 i månaden . Det finns till och med planer på att ha en konstellation med 42 000 satelliter i omloppsbana innan decenniet är ute.
Det har dock varit en del problem på vägen också. Bortsett från de vanliga farhågorna om ljusförorening och Radiofrekvensstörningar (RFI), det finns också graden av misslyckande dessa satelliter har upplevt. Närmare bestämt om 3 % av dess satelliter har visat sig inte reagera och manövrerar inte längre i omloppsbana – vilket kan visa sig vara farligt för andra satelliter och rymdfarkoster i omloppsbana.
För att förhindra kollisioner i omloppsbana, utrustar SpaceX sina satelliter med krypton Hall-effekt thrusters (jonmotorer) för att höja sin omloppsbana, manövrera i rymden och ta sig ur bana i slutet av sina liv. Men enligt två nya meddelanden som SpaceX utfärdade till Federal Communications Commission (FCC) under sommaren ( mitten av maj och slutet av juni ), har flera av deras satelliter förlorat manövreringsförmåga sedan de sattes in.
Konstnärens intryck av problemet med orbitalskräp. Kredit: UC3M
Tyvärr gav företaget inte tillräckligt med information för att indikera vilka av deras satelliter som påverkades. Av denna anledning har astrofysikern Jonathan McDowell från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och Chandra X-ray Center presenterade sin egen analys av satelliternas orbitala beteende för att antyda vilka satelliter som har misslyckats.
Analysen publicerades på McDowells webbplats ( Jonathans rymdrapport ), där han kombinerade SpaceX:s egna data med amerikanska regeringskällor. Av detta fastställde han att cirka 3 % av satelliterna i konstellationen har misslyckats eftersom de inte längre svarar på kommandon. Naturligtvis är en viss nivå av utslitning oundviklig och 3 % är relativt låg när misslyckandefrekvensen går.
Men varje satellit som är oförmögen att manövrera (på grund av problem med dess kommunikation eller dess framdrivningssystem) skapar en kollisionsrisk för andra satelliter och rymdfarkoster. Som McDowell berättade Business Insider :
'Jag skulle säga att deras misslyckandefrekvens inte är extremt. Det är inte värre än någon annans misslyckandefrekvens. Oron är att även en normal felfrekvens i en så enorm konstellation kommer att sluta med mycket dåligt rymdskräp.”
En konstnärs illustration av rymdskräp. Problemet är inte så illa än, men det blir värre år för år. Kredit: Tohoku University
SpaceX började distribuera sinStarlinkkonstellation på 23 maj 2019 , med lanseringen av sin första sats av 60 satelliter. Deras senaste lansering ägde rum tidigare idag ( Lördagen den 24 oktober ), vilket i praktiken förde deras konstellation till 835. Därför betyder en felfrekvens på 3 % att ungefär 25 satelliter kommer att misslyckas och bli en del av det växande problemet med 'rymdskräp'.
Kesslers syndrom
Uppkallad efter NASA-forskare Donald J. Kessler , som först föreslog det 1978, Kesslers syndrom hänvisar till hotet från kollisioner i omloppsbana. Dessa leder till katastrofala uppbrott som skapar mer skräp som kommer att leda till ytterligare kollisioner och uppbrott, och så vidare. När man tar hänsyn till antalet misslyckanden och SpaceX:s långsiktiga planer för en 'megakonstellation', reser detta syndrom naturligtvis upp sitt fula huvud.
För inte så länge sedan fick SpaceX tillstånd från Federal Communications Commission (FCC) att distribuera cirka 12 000Starlinksatelliter till banor som sträcker sig från 328 km till 580 km (200 till 360 mi). Men nyare anmälningar med International Telecommunications Union (ITU) visar att företaget hoppas kunna skapa en megakonstellation av så många som 42 000 satelliter .
I det här fallet fungerar en felfrekvens på 3 % till 360 respektive 1 260 (respektive) 250 kg (550 lbs) satelliter som med tiden försvinner. Från och med februari 2020, enligt ESA:s rymdskrotkontor (SDO), det finns för närvarande 5 500 satelliter i omloppsbana om jorden - av vilka cirka 2 300 fortfarande är i drift. Det betyder (anställa naken matte) att en fullStarlinkmegakonstellation skulle öka antalet icke-fungerande satelliter i omloppsbana med 11 % till 40 %.
Illustration av Starlink-banor och deras reflekterande egenskaper. Kredit: SpaceX
Problemet med skräp och kollisioner ser ännu mer hotfullt ut när man tänker på mängden skräp i omloppsbanan. Utöver icke-fungerande satelliter uppskattar SDO också att det för närvarande finns 34 000 objekt i omloppsbana som mäter mer än 10 cm (~4 tum) i diameter, 900 000 objekt mellan 1 cm till 10 cm (0,4 till 4 tum) och 128 miljoner objekt mellan 1 mm till 1 cm.
Begränsningsstrategier
SpaceX har naturligtvis betonat att risken för kollision är mycket liten . I deras anmälningar till FCC i april 2017 tog SpaceX upp möjligheten av kollisionsrisker genom att anta frekvensen av 'satellitfel som resulterade i oförmågan att utföra kollisionsundvikande procedurer på 10, 5 och 1 procent.' Som svar angav företaget att även en risk på 1 % var osannolik, med tanke på följande specifikationer och riktlinjer:
- Utformning av Starlink-konstellationen för att överträffa NASA:s riktlinjer för skräpreducering och ett 'aggressivt övervakningsprogram' för att upptäcka potentiella problem och deorbiterade satelliter
- Ett inkrementellt utbyggnadsschema över en lång tidsperiod (som de utför genom att distribuera en sats av 60 satelliter per uppskjutning)
- En iterativ designprocess som utnyttjar ny teknik och uppgraderingar, som undviker att skjuta upp fler satelliter som identifierats som problematiska och vänder sig om de som identifierats som en risk.
Sist men inte minst betonade SpaceX att de genomför simuleringar, som det bekräftar med information från USAF:s Joint Space Operations Center (JSpOC) och NASA Orbital Debris Engineering Model . Utifrån detta hävdade de att baserat på en satellitfelfrekvens på 1 % och inga korrigerande manövrar, fanns det 'ungefär en procents chans per decennium att en misslyckad SpaceX-satellit skulle kollidera med ett spårat skräp.'
Utplaceringen av 60 Starlink-satelliter har bekräftats pic.twitter.com/x83OvjB4Pa
— SpaceX (@SpaceX) 6 oktober 2020
Det finns också det troliga scenariot därStarlinksatelliter kommer naturligt att bryta om deras framdrivningssystem misslyckas och de inte kan höja sin omloppsbana eller tillämpa korrigerande dragkraft. Men även med deras lägre banor, jämfört med andra telekommunikationssatelliter, kommer denna process fortfarande att ta 1 till 5 år. I slutändan finns det inga garantier, bara vaksamhet och beredskap.
Under tiden meddelade Musk Tidigare den här månaden det med den senaste satsen av deras satelliter släpps i omloppsbana,Starlinkplanerar att lansera ett betatest av sin internettjänst. 'När dessa satelliter når sin målposition kommer vi att kunna rulla ut en ganska bred offentlig betaversion i norra USA och förhoppningsvis södra Kanada. Andra länder att följa så snart vi får regulatoriskt godkännande”, twittrade han.
Vidare läsning: Jonathans rymdrapport