Omkring 3 % af Starlink-satellitter har hidtil fejlet

SpaceX har fået masser af ros og kritik med skabelsen af ​​Starlink, en konstellation, der en dag vil give bredbåndsinternetadgang til hele verden. Til dato, virksomheden har opsendt over 800 satellitter og producerer dem (fra denne sommer) med en hastighed på omkring 120 om måneden. Der er endda planer om at have en konstellation på 42, 000 satellitter i kredsløb, før årtiet er ude.

Imidlertid, der har været nogle problemer undervejs, såvel. Bortset fra de sædvanlige bekymringer om lysforurening og radiofrekvensinterferens (RFI), der er også antallet af fejl, som disse satellitter har oplevet. Specifikt, omkring 3 % af dets satellitter har vist sig at være ufølsomme og manøvrerer ikke længere i kredsløb, hvilket kan vise sig at være farligt for andre satellitter og rumfartøjer i kredsløb.

For at forhindre kollisioner i kredsløb, SpaceX udstyrer sine satellitter med krypton Hall-effekt thrustere (ionmotorer) for at hæve deres kredsløb, manøvrer i rummet og deorbit i slutningen af ​​deres liv. Imidlertid, ifølge to nylige meddelelser SpaceX udstedt til Federal Communications Commission (FCC) i løbet af sommeren (midten af ​​maj og slutningen af ​​juni), flere af deres satellitter har mistet manøvreevnen, siden de blev indsat.

Desværre, virksomheden gav ikke nok information til at indikere, hvilke af deres satellitter der var berørt. Af denne grund, astrofysiker Jonathan McDowell fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og Chandra X-ray Center præsenterede sin egen analyse af satellitternes baneadfærd for at antyde, hvilke satellitter der har fejlet.

Analysen blev offentliggjort på McDowells hjemmeside (Jonathan's Space Report), hvor han kombinerede SpaceX's egne data med amerikanske regeringskilder. Fra dette, han fastslog, at omkring 3 % af satellitterne i konstellationen har fejlet, fordi de ikke længere reagerer på kommandoer. Naturligt, en vis grad af nedslidning er uundgåelig, og 3 % er relativt lavt, når fejlprocenten går.

Men enhver satellit, der er ude af stand til at manøvrere på grund af problemer med dens kommunikation eller dens fremdriftssystem, skaber en kollisionsfare for andre satellitter og rumfartøjer. Som McDowell fortalte Business Insider :

"Jeg vil sige, at deres fejlrate ikke er voldsom. Det er ikke værre end nogen andres fejlrate. Bekymringen er, at selv en normal fejlrate i sådan en enorm konstellation vil ende med en masse dårligt rumskrammel."

Kessler syndrom

Opkaldt efter NASA-forskerne Donald J. Kessler, som første gang foreslog det i 1978, Kessler syndrom refererer til truslen fra kollisioner i kredsløb. Disse fører til katastrofale brud, der skaber mere affald, der vil føre til yderligere kollisioner og brud, og så videre. Når man tager højde for fejlprocenter og SpaceX's langsigtede planer for en "megakonstellation, "Dette syndrom rejser naturligvis sit grimme hoved.

Ikke længe siden, SpaceX sikrede sig tilladelse fra Federal Communications Commission (FCC) til at installere omkring 12, 000 Starlink-satellitter til kredsløb, der spænder fra 328 km til 580 km (200 til 360 mi). Imidlertid, nyere ansøgninger til International Telecommunications Union (ITU) viser, at selskabet håber at skabe en megakonstellation på så mange som 42, 000 satellitter.

I dette tilfælde, en fejlrate på 3 % er 360 og 1, 260 (henholdsvis) 250 kg (550 lbs) satellitter, der bliver nedlagt med tiden. Fra februar 2020, ifølge ESA's Space Debris Office (SDO), der er i øjeblikket 5, 500 satellitter i kredsløb om Jorden - omkring 2, 300 af dem er stadig i drift. Det betyder (ved at bruge nøgen matematik), at en fuld Starlink megakonstellation ville øge antallet af ikke-fungerende satellitter i kredsløb med 11 % til 40 %.

Problemet med affald og kollisioner ser endnu mere truende ud, når man tænker på mængden af ​​affald i kredsløb. Ud over ikke-fungerende satellitter, SDO vurderer også, at der i øjeblikket er 34, 000 objekter i kredsløb, der måler mere end 10 cm (~4 tommer) i diameter, 900, 000 genstande mellem 1 cm til 10 cm (0,4 til 4 tommer), og 128 millioner genstande mellem 1 mm og 1 cm.

Afbødningsstrategier

Naturligt, SpaceX har understreget, at risikoen for kollision er meget lille. I deres ansøgninger til FCC i april 2017, SpaceX adresserede muligheden for kollisionsrisici ved at antage antallet af "satellitfejl, der resulterer i manglende evne til at udføre kollisionsundgåelsesprocedurer på 10, 5 og 1 procent." Som svar, virksomheden angav, at selv en risiko på 1 % var usandsynlig, givet følgende specifikationer og retningslinjer:

• Design af Starlink-konstellationen til at overgå NASA's retningslinjer for afbødning af affald og et "aggressivt overvågningsprogram" til at opdage potentielle problemer og deorbiter berørte satellitter.
• En trinvis implementeringsplan over en lang periode (som de udfører ved at implementere en batch af 60 satellitter pr. opsendelse).
• En iterativ designproces, der udnytter nye teknologier og opgraderinger, undgå at opsende flere satellitter, der er identificeret som problematiske, og afvikling af dem, der er identificeret som en risiko.

Sidst, men ikke mindst, SpaceX understregede, at det udfører simuleringer, som den bekræfter med oplysninger fra USAF's Joint Space Operations Center (JSpOC) og NASA's Orbital Debris Engineering Model. Fra dette, de hævdede, at baseret på en satellitfejlrate på 1 % og ingen korrigerende manøvrer, der var "ca. 1% chance pr. årti for, at enhver mislykket SpaceX-satellit ville kollidere med et stykke sporet affald."

Udsendelse af 60 Starlink-satellitter bekræftet pic.twitter.com/x83OvjB4Pa

— SpaceX (@SpaceX) 6. oktober, 2020

Der er også det sandsynlige scenarie, hvor Starlink-satellitter naturligt går i kredsløb, hvis deres fremdriftssystemer svigter, og de ikke er i stand til at hæve deres kredsløb eller anvende korrigerende fremdrift. Men selv med deres lavere baner, sammenlignet med andre telekommunikationssatellitter, denne proces vil stadig tage et til fem år. I sidste ende, der er ingen garantier, blot årvågenhed og beredskab.

I mellemtiden, Musk annoncerede tidligere på måneden, at med det seneste parti af deres satellitter frigivet i kredsløb, Starlink planlægger at lancere en beta-test af sin internettjeneste. "Når disse satellitter når deres målposition, vi vil være i stand til at udrulle en ret bred offentlig beta i det nordlige USA og forhåbentlig det sydlige Canada. Andre lande følger efter, så snart vi modtager regulatorisk godkendelse, " tweetede han.