2020-ban Chilében megnyílik a Large Synoptic Telescope (LSST), egy zászlóshajó obszervatórium, amely példátlanul tiszta képeket tud majd készíteni az éjszakai égboltról, és olyan aszteroidákat keresni, amelyek potenciálisan veszélyesek a Földre. A projekt megépítése öt évig tartott, és 1,3 milliárd dollárba került, de gyakorlatilag használhatatlanná válhat a SpaceX, Amazon, OneWeb és más cégek több ezer internetes elosztó műholdja által kibocsátott fényszennyezés miatt. Ha jelenleg körülbelül 5 ezer eszköz van alacsony Föld körüli pályán, akkor a három tőzsdén jegyzett társaság műholdjainak felbocsátásával számuk 52 ezerre emelkedik - vagyis több mint 10-szeresére. Ez szinte lehetetlenné teszi a csillagászati megfigyeléseket, mert Musk kommunikációs műholdai megvilágítják az egész éjszakai égboltot. A Hi-Tech elmondja, mit gondolnak a csillagászok a sok műhold fellövéséről (spoiler - nagyon boldogtalanok), hogyan próbálnak a vállalatok közös nyelvet találni velük, és milyen megfigyeléseket érint majd leginkább az eszközök fényszennyezése. .
Mik ezek a projektek – SpaceX, Amazon és OneWeb?
2015-ben a cég vezetője, Elon Musk bejelentette, hogy globális projektet indít a Starlink műholdas Internet terjesztésére. 2019 májusában a cég 60 műholdat állított pályára – ezek lettek az elsők a csaknem 12 ezres készülékből álló csoportból, amely alacsony Föld körüli pályára kerül.
Starlink műholdak felbocsátása
A műholdak 349 és 1190 km közötti magasságot foglalnak el, és a róluk terjesztett internet 40-szer gyorsabban fog működni, mint bármely szolgáltató a Földön.
A SpaceX októberben kapott engedélyt a Nemzetközi Távközlési Uniótól és az Egyesült Államok Szövetségi Kommunikációs Bizottságától további 30 ezer műhold felbocsátására – így a startra tervezett készülékek száma összesen 42 ezerre nőtt csak 2019 végére a Starlink 720 műhold kering pályára.
SpaceX műholdak
Mindegyik műhold körülbelül 225 kg tömegű, és napelemről van szó. Az eszközök optikai és rádiókommunikáción keresztül kommunikálnak egymással, és egy földi felhasználói terminálon keresztül vezérlik őket. A készülékek ütközés-elhárító rendszerrel vannak felszerelve, élettartamuk letelte után szinte teljesen kiégnek a Föld légkörében.
A OneWeb emellett műholdak pályára állítását is tervezi az internet terjesztése érdekében – a cég tervei szerint 700 készülék kering majd alacsony Föld körüli pályán, 800-950 km-es magasságban a Föld felszíne felett. A műholdakat az Airbus fejlesztette ki - mindegyik 147 kg súlyú, két napelemmel és plazma meghajtó rendszerrel van felszerelve. 2019 februárjában már hat műholdat állítottak pályára, az év vége előtt további 30 műholdat bocsátanak pályára.
OneWeb műhold
A harmadik nagy projekt ezen a területen a Kuiper az Amazontól. Ez magában foglalja 3236 műhold alacsony földi pályára állítását: 784 műhold 590 km-es magasságban lesz a Föld felszíne felett, 1296 műhold 610 km-re emelkedik, a fennmaradó 1156 műhold pedig 630 km-re.
Az Amazon-műholdaknak az északi szélesség 56°-tól a déli szélesség 56°-ig terjedő szélességi tartományban kell internetes lefedettséget biztosítaniuk. A bolygó lakosságának több mint 95%-a ezen a területen él. Ugyanakkor a vállalat még egyetlen műholdat sem indított el - minden eszköz a tervezési szakaszban van.
Annyi műhold kering a pályán – hogyan zavarják az újak?
Legalább sok új műhold lesz. Jelenleg mintegy 5 ezer készülék kering alacsony Föld körüli pályán – ha a SpaceX, az Amazon és a OneWeb az összes beígért műholdat elindítja, akkor ezek összlétszáma eléri az 52 ezret, vagyis több mint tízszeresére nő.
Minden műholdnak van fényereje - a Starlink műholdak esetében ezt a mutatót eredetileg két magnitúdóra becsülték (azaz valamivel kisebbre, mint a sarkcsillag fényessége). Ezután a csillagászok pontosították a becslést - az eszközök 5-7 magnitúdóval fognak világítani.
Starlink műholdak fényszennyezése
Amellett, hogy folyamatosan fényt bocsátanak ki, a műholdak időnként „fellobbanhatnak” – az Iridium készülékeknél ez akkor történik, amikor a napfény megüti az akkumulátorukat. Ezekben a pillanatokban a Földről megfigyelt objektumok olyan fényesek lesznek, mint a Vénusz vagy a Jupiter. Más szóval, amikor a fáklyák bekövetkeznek, a Starlink műholdak szabad szemmel láthatóak lesznek olyan helyekről, ahol alacsony a fényszennyezés.
A Michigani Egyetem csillagászprofesszora, Patrick Seitzer becslése szerint a holdak szürkületben lesznek a legfényesebbek, ami megnehezíti a potenciálisan veszélyes aszteroidák és más olyan objektumok megfigyelését a Naprendszerben, amelyek akkor a legjobban láthatók.
További probléma, hogy a kommunikáció és az internetes terjesztés érdekében a műholdak a csillagászok által használt rádiófrekvenciákhoz közeli frekvenciákat fognak használni a földi rádióteleszkópokkal végzett megfigyelések során. A megfigyelések során fellépő interferencia nagymértékben megnehezíti a tudományos munkát, és bizonyos esetekben használhatatlanná is teszi.
Pontosan kit fognak zavarni a műholdak?
A csillagászok fő aggodalma a Nagy Szinoptikus Teleszkóp (LSST) működésével kapcsolatos. A projekthez kapcsolódó tudósok modellt készítettek a fényszennyezésről, amelyet 50 000 műhold fellövése okoz a következő 10 évben. A tanulmány megállapította, hogy a teleszkóppal rögzített minden képet elront legalább egy, a műhold által létrehozott fényes csík. Minden második képen három vagy négy eszköz csíkja látható.
LSST teleszkóp projekt
A nagy szinoptikus teleszkóp építése 2015 óta folyik a chilei Cero Pachon hegy tetején. Az obszervatórium a Paul-Baker séma szerint épült - egy nyolcméteres tükör 3,5 fokos átmérőjű és 9,6 négyzetfokos területű megfigyeléseket tesz lehetővé. Összehasonlításképpen, a Földről nézve a Nap és a Hold átmérője 0,5 fok, területe 0,2 négyzetfok.
A teleszkóp a sötét anyag és a sötét energia nyomait keresi, feltérképezi a Naprendszer kis testeit, felkutatja a Földre potenciálisan veszélyes aszteroidákat, és létrehoz részletes térkép Tejút.
Az LSST jobban fog szenvedni a fényszennyezéstől, mint a többi földi teleszkóp, mivel feladata, hogy hetente többször megfigyelje a teljes éjszakai égboltot. Az obszervatórium egy lépésben egy körülbelül 40 holdból álló négyzetet készít az éjszakai égbolton – több mint 30 éves megfigyelés során a csillagászok 40 milliárd hold területét várják.
A vizsgálat során a teleszkóp-misszió tudósai képfeldolgozással próbálták eltávolítani az egyik SpaceX műhold által a képen már hagyott csíkot – ez egy hónapig tartott. Ha ennyi időt tölt a képek retusálásával, nem marad idő a tudományos kutatásra – zárják a mű szerzői.
Műholdfény-csíkok az éjszakai égbolt képén
Tól nagy mennyiségben Az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdak esetében a földi teleszkópok túlnyomó többsége is érintett lesz – elsősorban a legnagyobb FAST rádióteleszkóp. A helyzet az, hogy a rádióspektrumban a megfigyeléseket hosszú hullámokon végzik - műholdas kommunikációra is használják.
Hogyan reagálnak a cégek?
Egyelőre csak a SpaceX vezetője, Elon Musk válaszolt a csillagászok állításaira - megígérte, hogy a cég megpróbálja sötétebbé tenni a műholdak részleteit annak érdekében, hogy csökkentse fényvisszaverő tulajdonságaikat.
A vállalat hozzátette, hogy információkat oszt meg műholdjainak helyzetéről az amerikai katonai katalógusban, és világszerte megbeszéléseket folytat csillagászokkal a következmények és a mérséklési stratégiák felmérése érdekében. A vállalat közleménye szerint a SpaceX kész megváltoztatni a műholdak pályáját, hogy elkerülje a megfigyelési területek feletti repülést.
A csillagászok azonban úgy vélik, hogy ezek az intézkedések valószínűleg nem segítenek – elsősorban a vakító fény miatt napenergiával működő műholdak. Az Egyesült Államok Rádiófrekvenciák Tudományos Bizottsága (CORF) azonban jelenleg olyan megállapodást dolgoz ki a SpaceX-szel, amely valószínűleg egyensúlyba hozza a tudomány és a távközlési projekt érdekeit.
Más cégek, mint például a OneWeb, az Amazon, a Samsung és a TeleSat, még nem folytattak párbeszédet a tudományos közösséggel.
A műhold felbocsátása az űrbe új korszakot jelentett, és áttörést jelentett a technológia és az űrhajózás területén. A műhold létrehozásának szükségességét a huszadik század elején határozták meg. Azonban a kezdetektől fogva sok probléma volt a műholdak világűrbe való kilövéséhez vezető úton, amelyen a legjobb mérnökök és tudósok dolgoztak. Ezeket a problémákat a legnehezebb körülmények között is működő motorok létrehozásának szükségessége okozta, ugyanakkor szokatlanul erősnek kell lenniük. Problémák társultak a műhold pályájának helyes meghatározásával is.
Tehát a szovjet tudósok megoldották a problémákat, és 1957. október 4-én sikeresen elindítottak egy mesterséges műholdat a Szovjetunióban, amelynek mozgását az egész világ figyelte. Ez az esemény globális áttörést jelentett, és új szakaszt jelentett mind a tudomány egészében, mind az egész világon.
Élő közvetítés a Szojuz-Progress startról (küldetés az ISS-hez)
Műhold által megoldott problémák
A műhold felbocsátásával megoldható feladatokat a következőképpen határozhatjuk meg:
1. Az éghajlat tanulmányozása;
Mindenki tudja, milyen hatással van az éghajlatra mezőgazdaság, katonai infrastruktúrára. A műholdaknak köszönhetően megjósolható a pusztító elemek megjelenése, és elkerülhető a nagyszámú áldozat.
2. Meteoritok tanulmányozása;
A világűrben hatalmas számú meteorit található, amelyek tömege eléri a több ezer tonnát. A meteoritok nemcsak a műholdakra és űrhajókra, hanem az emberekre is veszélyt jelenthetnek. Ha egy meteorit áthaladásakor a súrlódási erő kicsi, akkor az el nem égett rész elérheti a Földet. A meteoritok sebessége 1220 m/s és 61000 m/s között mozog.
3. Televíziós műsorszórás alkalmazása;
Jelenleg a televízió szerepe nagy. 1962-ben elindult az első televíziós műsorszolgáltató, amelynek köszönhetően a világ először látott néhány percen belül videofelvételt az Atlanti-óceánon túl.
4. GPS rendszer.
A GPS életünk szinte minden területén óriási szerepet játszik. A GPS polgári és katonai rendszerre oszlik. Az egyes műholdakra felszerelt antennák által a spektrum rádióhullám-részében kibocsátott elektromágneses jeleket reprezentálja. 24 műholdból áll, amelyek 20 200 km magasságban keringenek. A Föld körüli keringési idő 12 óra.
„Arabsat-5B” távközlési műhold
A Szojuz elindítása
Műholdak indítása és pályára állítása
Először is fontos kijelölni a műhold repülési útvonalát. Első pillantásra logikusabbnak tűnik a rakétát merőlegesen (a célponthoz képest a legrövidebb távolságra) indítani, azonban ez a fajta kilövés veszteségesnek bizonyul, mind mérnöki, mind gazdasági szempontból. . A függőlegesen felbocsátott műholdat a Föld gravitációs erői érik, amelyek jelentősen elmozdítják a tervezett pályától, és a vonóerő egyenlővé válik a Föld gravitációjával.
A műhold leesésének elkerülése érdekében először függőlegesen indítják fel, hogy leküzdje a légkör rugalmas rétegeit, egy ilyen repülés csak 20 km-ig tart. Ezután a műhold az autopilótával megdől, és vízszintesen pályára áll.
Emellett a mérnökök feladata a repülési útvonal kiszámítása úgy, hogy a légköri rétegek leküzdésére fordított sebesség, valamint az üzemanyag-fogyasztás csak néhány százaléka legyen a jellemző sebességnek.
Az is fontos, hogy a műholdat melyik irányba indítsuk. Ha egy rakétát a Föld forgási irányába indítanak, akkor sebességnövekedés következik be, ami a kilövés helyétől függ. Például az Egyenlítőnél ez a maximális és 403 m/s.
A műholdak pályái kör vagy ellipszis alakúak. A pálya ellipszis alakú lesz, ha a rakéta sebessége nagyobb, mint a kerületi sebesség. A legközelebbi helyzetben lévő pontot perigeumnak, a legtávolabbi pontot pedig apogeumnak nevezzük.
A rakéta indítását magával a műholddal több szakaszban hajtják végre. Amikor az első fokozat hajtóműve leáll, a hordozórakéta dőlésszöge 45 fok lesz, 58 km-es magasságban, majd leválasztják. A második fokozatú motorok növekvő dőlésszöggel kapcsolnak be. Továbbá a második szakasz 225 km-es magasságban válik el egymástól. Ezután a rakéta tehetetlensége révén eléri a 480 km-es tengerszint feletti magasságot, és a kilövéstől 1125 km-re lévő pontban ér véget. Ezután a harmadik fokozatú motorok kezdenek működni.
A műhold visszahelyezése a Földre
A műhold visszatérése a Földre a fékezéssel kapcsolatos problémákkal jár együtt. A fékezés kétféleképpen történhet:
- A légköri ellenállásnak köszönhetően. A felső légkörbe belépő műhold sebessége csökkenni fog, de aerodinamikus alakja miatt visszaszáll a világűrbe. Ezt követően a műhold csökkenti a sebességét, és mélyebbre hatol a légkörbe. Ez többször meg fog történni. A sebesség csökkentése után a műhold visszahúzható szárnyakkal ereszkedik le.
- Automata rakétamotor. A rakétahajtóművet a mesterséges műhold mozgásával ellentétes irányba kell irányítani. Plusz ezt a módszert az, hogy a féksebesség állítható.
Következtetés
Tehát a műholdak alig fél évszázad alatt beléptek az emberi életbe. Részvételük új külső terek felfedezését segíti elő. A műhold, mint a megszakítás nélküli kommunikáció eszköze, segít kényelmesebbé tenni az emberek mindennapi életét. Kikövezve az utat a világűrbe, segítenek életünket olyanná tenni, amilyen most.
A rakomány tömege rekord volt
A SpaceX Starlink projektjének részeként létrehozott hatvan műholdat sikeresen pályára állította a Falcon 9 hordozórakéta, ami új lépést jelent egy olyan hálózat létrehozása felé, amely világszerte megfizethető hozzáférést biztosít az embereknek a nagy sebességű internethez.
A Starlink egy alacsony pályás műholdrendszer-projekt, amelynek fejlesztése 2015-ben kezdődött. E célok megvalósítása felé tett első lépés a Tintin-A és a Tintin-B tesztműholdak tavaly februári felbocsátása volt. Ezúttal a Falcon 9 hordozórakéta egyszerre 60 műholdat juttatott pályára - a „hasznos teher” rekord 18,5 tonnát tett ki a cég számára.
Az indításra az Egyesült Államok keleti partja szerint 22:30-kor vagy moszkvai idő szerint pénteken 05:30-kor került sor. Mindegyiket sikeresen pályára juttatták. Valamivel később Elon Musk amerikai vállalkozó Twitter-oldalán azt írta, hogy a műholdak online vannak, és a közeljövőben várható egy napelemsor telepítése.
Mind a 60 Starlink műhold online, napelemsorok telepítése hamarosan
Elon Musk (@elonmusk) 2019. május 24
A projekt sikeres megvalósításához azonban a cég dolgozóinak számításai szerint kétszázszor több műholdat kell pályára állítani - a tervek szerint ezek összlétszáma körülbelül tizenkétezer lesz, és mindegyikük súlya eléri majd. 100-500 kilogramm között.
A projekt szerint hozzávetőleg három és félezer, a Ku- és Ka-sávban működő műhold 83 pályasíkban 1110-1325 kilométeres magasságban, a maradék hét és fél ezer pedig a tengerszint feletti magasságban fog működni. 335-346 kilométer. Az internethez való folyamatos hozzáférést azért kell biztosítani, mert a bolygó bármely pontja felett minden pillanatban legalább egy műhold van, és ha túlmegy a horizonton, akkor azonnal megjelenik egy másik a horizont mögül.
Vélemények
