6 Minutės
Rising reentries: what is happening in low Earth orbit
Nuo 2019 m. SpaceX paleido tūkstančius Starlink palydovų, siekdama sukurti globalią interneto konstelaciją. Smithsonian Astrophysical Observatory astrofizikas Jonathan McDowell žurnalui EarthSky sakė, kad dabar kasdien po vieną ar du Starlink palydovus grįžta į Žemės atmosferą pasibaigus jų maždaug penkerių metų eksploataciniam laikotarpiui. Jis įspėjo, kad šis grįžtančių palydovų skaičius didėja kartu su konstelacijų plėtra.
Toks modelis – dažni kontroliuojami trumpalaikių palydovų reentry’ai – atspindi platesnį poslinkį žemosios Žemės orbitoje (LEO). Komerciniai operatoriai sparčiai užima aukščio juostas žemiau maždaug 1 200 kilometrų, siųsdami tūkstančius masiškai gaminamų, pigių palydovų. Nors dauguma tokių kosminių aparatinės įrangos vienetų yra projektuojami taip, kad pabaigoje būtų galima kontroliuotai juos nuleisti žemyn ir jie sudegtų reentry metu, didelis objektų kiekis kelia naujų aplinkos apsaugos ir saugumo klausimų – nuo orbitalinės taršos iki galimų poveikių atmosferai.
Why short lifespans and controlled reentries matter
Dauguma Starlink vienetų yra projektuojami turėti apie penkerių metų planuotą veikimo trukmę. Pasibaigus eksploatacijai operatoriai stengiasi atlikti kontroliuojamą deorbitaciją, kad kosminis aparatas sudegtų atmosferoje. Tokia praktika sumažina ilgalaikį orbitinį objektų skaičių, bet tuo pačiu perskirsto masę ir degimo produktus į viršutinę atmosferą ir stratosferą.
Atmospheric contamination and the ozone risk
Mokslininkai nerimauja, kad pasikartojantys reentry’ai išskiria metalus ir degimo šalutinius produktus į stratosferą. Tyrimai rodo, jog metalų dribsnių ir kietųjų dalelių kaupimasis gali paveikti cheminius atmosferos ciklus; kai kuriais scenarijais tai galėtų prisidėti prie ozono sluoksnio plonėjimo. Neapibrėžtumas išlieka didelis: poveikio vertinimai svyruoja nuo menko iki potencialiai reikšmingo, priklausomai nuo reentry dažnio, palydovų sudėties, išsiskiriančių cheminių junginių ir atmosferos chemijos dinamikos. Ypač svarbu suprasti metalų (pvz., geležies, nikelio, aliuminio junginių) sklaidą ir cheminį įsijungimą į stratosferos reakcijas.
Scale of the problem: constellations, launches, and collision risk
SpaceX šiuo metu valdo kelis tūkstančius aktyvių Starlink palydovų ir reguliariai vykdo paleidimus. Pramonės žaidėjai ir konkurentai taip pat greitina diegimą: pavyzdžiui, Amazon projektas Kuiper planuoja daugiau nei 3 000 palydovų ir neseniai pradėjo paleidimų seriją. McDowell apskaičiavo, kad didžiausioms konstelacijoms pilnai įsidiegus galime matyti maždaug 30 000 palydovų žemojoje orbitoje iš komercinių ir tarptautinių programų, taip pat dešimtis tūkstančių papildomų objektų aukštesnėse orbitose.
Daugiau palydovų reiškia intensyvesnį eismą, daugiau artimų prasilenkimų (conjunctions) ir didesnę susidūrimų riziką. Starlink palydovai šiandien sudaro didelę dalį arti prasilenkimų LEO. Federalinė aviacijos administracija (FAA) ir kitos institucijos taip pat pabrėžė augačius pavojus, susijusius su reentry’ais, kurių dalys gali išgyventi ir nukristi į žemę; 2023 m. FAA analizė nurodė galimą drastišką fragmentų, galinčių pasiekti žemės paviršių, skaičiaus augimą tam tikrose ateities scenarijuose. Toks potencialas kelia civilinio saugumo, draudimo ir teisinių atsakomybės klausimus, kurie turi būti sprendžiami kartu su techniniais sprendimais.
Kessler syndrome and chain-reaction collisions
Labiausiai baugina Kesslerio sindromas: grandininė susidūrimų serija, kuri eksponentiškai padidina orbitalinę taršą ir padaro tam tikras orbitines zonas pavojingas arba netinkamas naudoti. McDowell ir kiti ekspertai tvirtina, kad tiesioginė, besivystanti Kesslerio įvykiams rizika itin mažose, žemose Starlink orbitose yra ribota, nes šiose aukštyse natūralus atmosferinis trinties poveikis greičiau sukelia orbitos žlugimą. Tačiau erdvės užpildymas gali varžyti konkurentus persikelti į aukštesnes orbitas, kur palydovų ir laužo fragmentai išlieka dešimtmečius ar net šimtmečius – tai ilgalaikiai rizikos padidėjimai.
Saulės aktyvumas taip pat moduliuoja riziką. Saulės maksimumo periodais sustiprėjusi atmosferinė trintis gali paspartinti mažų palydovų orbitinį nykimą, tačiau stiprūs kosminės erdvės (space weather) reiškiniai gali vienu metu pažeisti didelius palydovų skaičius ir sukelti staigius taršos šuolius. Istoriniai duomenys ir modeliavimas rodo, kad intensyvios saulės aktyvumo fazės koreliuoja su padidėjusiais palydovų praradimais ir nelaimingais atsitikimais, todėl orbitos valdymo strategijos turi įtraukti saulės ciklų prognozes ir atsparumo planus.
Mitigation, policy, and technical responses
Operatoriai ir reguliavimo institucijos turi keletą svertų rizikai sumažinti. Techniniai sprendimai apima palydovų konstravimą taip, kad būtų patikimai įmanoma atlikti kontroliuojamą deorbitaciją, geresnę pasyvizaciją (passivation) siekiant išvengti sprogimų, trinties ar vilkimo didinimo įtaisų (drag sails) integravimą, taip pat orbitinę priežiūrą, taisymą ir aktyvų laužo pašalinimą (active debris removal, ADR). Politinės priemonės apima griežtesnes licencijavimo sąlygas, privalomus šalinimo terminus (disposal timeframes), taršos mažinimo standartus ir tarptautinę koordinaciją, kad būtų ribojamos kenksmingos praktikos ir atsakingai paskirstomi orbitiniai „sklypai“.
Tačiau vien techniniai pataisymai gali nepakakti, jei paleidimų ir diegimo tempai toliau augs. Visapusiški sprendimai reikalauja skaidraus objektų sekimo, realaus laiko susidūrimų vengimo koordinacijos, tarptautinių duomenų mainų ir valdymo mechanizmų, proporcingų komercinių diegimų mastui. Be to, reikalinga integruota rizikos valdymo metodika, apimanti ekonominius, aplinkosaugos ir saugumo aspektus – nuo draudimo rinkos iki atsakomybės už žemės paviršiaus nukritusius fragmentus.
Expert Insight
Dr. Maya Chen, orbitinės taršos specialistė prie Center for Space Safety, pažymi: 'Dažni, kontroliuojami reentry’ai yra geriau nei palikti sugedusius palydovus orbitoje, bet jie nėra be pasekmių. Reikia geresnių atmosferos modelių, medžiagų apskaitos ir griežtesnių palydovų gyvavimo ciklo taisyklių. Koordinuoti tarptautiniai standartai ir agresyvios investicijos į laužo šalinimą yra būtinos, jei norime išsaugoti saugų prieigą prie LEO.' Chen pastebi, kad techninis ir politinis veiksmų derinys yra būtinas – vien reglamentai be technologijų arba technologijos be tarptautinio susitarimo negarantuoja ilgalaikio rezultato.
Conclusion
Didesnių palydovų konstelacijų spartus plėtimas pertvarko Žemės orbitą. Kasdieniai Starlink palydovų grįžimai rodo atsakingas pabaigos laikotarpio praktikas, tačiau tuo pačiu atskleidžia platesnį iššūkį, kurį sukelia didžiulės, trumpalaikės palydovų armijos.Pagrindiniai klausimai yra moksliniai, techniniai ir reguliuojamieji: kiek atmosferinės taršos sukels pasikartojantys reentry’ai, kaip galima minimizuoti susidūrimų riziką ir kokios globalios politikos reikia, kad būtų išvengta ateities, kurioje dominuoja orbitinė tarša. Be laiku imtųsi bendrų veiksmų iš pramonės šakų ir vyriausybių, kosminių ryšių paslaugų patogumas gali turėti ilgalaikių kainų – tiek orbitinėms, tiek atmosferinėms aplinkoms.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą