SpaceX beskriver præcis, hvordan de planlægger at gøre Starlink-satellitter mindre synlige fra Jorden

I 2015 Elon Musk meddelte, at hans firma, SpaceX, ville indsætte satellitter i kredsløb, der ville give højhastighedsbredbåndsinternetadgang til hele verden. Kendt som Starlink, SpaceX begyndte at implementere denne konstellation i maj 2019 med opsendelsen af ​​de første 60 satellitter. Fra den 22. april i alt 422 satellitter er blevet tilføjet til Starlink-konstellationen, og responsen har ikke været helt positiv.

Ud over frygten for, at vi tilføjer problemet med "rumskrot, "der er også dem, der har udtrykt bekymring for, at Starlink og andre konstellationer kan have en negativ indvirkning på astronomi. Som svar, SpaceX annoncerede for nylig, at det vil indføre ændringer i, hvordan satellitterne opsendes, hvordan de kredser om Jorden, og endda hvor reflekterende de er for at minimere den indvirkning, de har på astronomi.

Disse ændringer var genstand for en præsentation lavet under Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020) afholdt af National Academy of Sciences, Ingeniørarbejde, og medicin. Som en del af mødet med optisk interferens fra satellitkonstellationer, der blev afholdt mandag, 27 april, Starlink-panelet (som inkluderede Musk) præsenterede, hvordan virksomheden håber at minimere lysforurening forårsaget af deres konstellation.

Forekomsten af ​​disse nye satellitter på himlen har ført til en rimelig andel af kontroverser blandt amatørastronomer og det astronomiske samfund. Faktisk, Royal Astronomical Society (RAS), American Astronomical Society (AAS), Den Internationale Astronomiske Union (IAU), og National Radio Astronomy Observatory (NRAO) har alle udgivet officielle erklæringer vedrørende Starlink og andre foreslåede konstellationer.

I særdeleshed, de har udtrykt bekymring over, hvordan disse satellitter kunne forstyrre optiske og radioundersøgelser som dem fra Vera C. Rubin Observatory (tidligere Large Synoptic Survey Telescope, eller LSST), Square Kilometer Array (SKA), og Event Horizon Telescope (EHT), som for nylig fik det første billede nogensinde af et sort hul. Som IAU udtalte:

"Selvom de fleste af disse refleksioner kan være så svage, at de er svære at se med det blotte øje, de kan være skadelige for de følsomme egenskaber af store jordbaserede astronomiske teleskoper, inklusive de ekstreme vidvinkelundersøgelsesteleskoper, der i øjeblikket er under konstruktion. For det andet trods bemærkelsesværdige bestræbelser på at undgå at forstyrre radioastronomifrekvenser, samlede radiosignaler udsendt fra satellitkonstellationerne kan stadig true astronomiske observationer ved radiobølgelængder."

Det grundlæggende problem er, at når satellitter kredser om Jorden, de fanger og reflekterer med jævne mellemrum lys fra solen, især når de forlader jordens skygge og kommer ind i direkte sollys (som finder sted under deres "orbit raise"-fase). Det er på dette tidspunkt, at satellitter vil aktivere deres thrustere for at hæve deres højde i løbet af et par uger for at sikre, at de ikke oplever orbital henfald.

Træk er et større problem for Starlink, da de er indsat til lavere højder på 550 kilometer (340 mi) for at mindske risikoen for rumaffald, snarere end 1100 til 1300 km (680 og 800 mi) som oprindeligt planlagt. Som SpaceX angiver i en presseartikel, der opsummerede hovedpunkterne i præsentationen:

"Starlink-satellitdesignet var drevet af, at de flyver i meget lav højde sammenlignet med andre kommunikationssatellitter. Det gør vi for at prioritere sikkerheden i rumtrafikken og for at minimere signalets latens mellem satellitten og de brugere, der får internet. service fra det. På grund af den lave højde, træk er en vigtig faktor i designet."

På dette tidspunkt, Starlink-satellitter antager deres "open book"-flyvningskonfiguration, når de går ind i "orbit raise"-fasen af ​​deres kredsløb, hvor deres paneler er placeret fladt ud og foran køretøjet for at reducere atmosfærisk modstand. På grund af dette, sollys kan reflekteres fra både solpanelet og satellittens krop på dette tidspunkt.

Når først satellitterne når deres operationelle kredsløb på 550 km (340 mi), kendt som "on-station"-fasen, kun visse dele af chassiset kan reflektere lys. Dette skyldes, at satellittens holdningskontrolsystem overvinder træk ved at få satellitten til at antage sin "hajfinne"-orientering, hvor dens solpanel er hævet til en lodret orientering.

For at løse disse problemer, SpaceX har indikeret, at virksomheden arbejder i partnerskab med forskellige organisationer for at implementere en række ændringer. Til at begynde med, de tester i øjeblikket en eksperimentel satellit, der er mindre reflekterende end tidligere modeller, som passende er navngivet "DarkSat." Denne klasse af satellitter udnytter et mørklagt phased array og parabolantenner til at reducere lysstyrken med anslået 55 %.

Imidlertid, de søger også at implementere en "solskærmsløsning" for at løse problemet med varme, da mørke satellitter kan skinne klart i infrarødt, fordi sort maling absorberer stråling. De parabolske antenner (som er hvide og diffuse) vil også have visirlignende belægninger for at reducere mængden af ​​lys, de reflekterer. Den første VisorSat-prototype vil blive implementeret i denne måned og i juni, alle fremtidige satellitter vil have et visir.

Sekund, SpaceX har til hensigt at implementere ændringer i den måde, deres satellitter bevæger sig fra indsættelse til parkering og derefter kredsløb på stationen. I øjeblikket, virksomheden tester en manøvre, hvor satellitten rulles, så den er i samme plan, som solens vektor er (kendt som at sætte satellitterne "knivskær" til solen). Dette vil have den effekt at reducere overfladearealet, der modtager lys, hvorved mængden af ​​reflekteret lys reduceres.

I fortiden, Musk har været noget flippet (og ganske vist uvidende) i sit svar på disse bekymringer. Da det første parti Starlink-satellitter blev opsendt i maj 2019, han tog til Twitter for at sige følgende:

Der er allerede 4900 satellitter i kredsløb, som folk bemærker ~0% af tiden. Starlink vil ikke blive set af nogen, medmindre man ser meget omhyggeligt og vil have ~0% indflydelse på fremskridt inden for astronomi. Vi skal alligevel flytte teleskoper til kredsløb. Atmosfærisk dæmpning er forfærdelig. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D

— Elon Musk (@elonmusk) 27. maj, 2019

Siden den gang, det er tydeligt, at Musk og det firma, han grundlagde, er kommet til at tage disse bekymringer mere seriøst og har udviklet en omfattende plan for at imødegå dem. De foranstaltninger, de foreslog, blev til dels udtænkt takket være samarbejdet mellem virksomheden og AAS, NRAO, og Vera C. Rubin-observatoriet. Som de angiver:

"Med AAS, vi har øget vores forståelse af samfundet som helhed gennem regelmæssige opkald med en arbejdsgruppe af astronomer, hvor vi diskuterer tekniske detaljer, give opdateringer, og arbejde på, hvordan vi kan beskytte astronomiske observationer fremover...

Selvom samfundsforståelse er afgørende for dette problem, tekniske problemer er svære at løse uden detaljer. Vera C. Rubin Observatory blev gentagne gange markeret som den sværeste sag at løse, så vi har brugt de sidste par måneder på at arbejde meget tæt sammen med et teknisk team der for at gøre netop det. Blandt andre nyttige tanker og diskussioner, Vera Rubin-teamet har leveret en mål for reduktion af lysstyrken, som vi bruger til at guide vores ingeniørbestræbelser, mens vi itererer på lysstyrkeløsninger.

SpaceX har også indikeret, at information om deres satellitters kredsløb og baner er tilgængelig på space-track.org og celestrak.com, så astronomer kan time deres observationer for at undgå satellitstriber. Efter anmodning fra astronomer, virksomheden er også begyndt at offentliggøre forudsigelige data forud for opsendelser for at give observatorier mulighed for at planlægge undersøgelser i de første par timers udsendelse, når satellitterne vil være mest synlige.

For at læse SpaceX's fulde udtalelse om, hvordan de afbøder lysforurening med deres konstellation, Klik her. Mødet blev gennemført og optaget via Zoom, da begivenheden var en virtuel diskussion (på grund af Coronavirus-pandemien). Materialer vedrørende SpaceX's præsentation på mødet kan tilgås via National Academies hjemmeside her.