Satelity Starlink to radiowe pochodnie, które szkodzą nawet same sobie

Pomysł bezprzewodowego dostarczenia internetu w dowolne miejsce na Ziemi nie jest sam w sobie zły, nawet jeśli wymaga dużych kosztów dostępowych, bo nie chodzi tylko o powszechność, ale i możliwość komunikacji w sytuacjach krytycznych. Natomiast nawet najlepszej idei może zagrozić niedobra jej realizacja. A przyglądając się temu jak rozwija się sieć internetu satelitarnego Starlink, która dziś liczy ponad 4 tysiące satelitów, ma mieć w przyszłości 12 tysięcy, a opcje zakładają nawet kilkadziesiąt tysięcy takich niewielkich przekaźników na niskich orbitach wokółziemskich, można mieć obawy.

Nie od dziś astronomowie narzekają na przeszkadzające w obserwacjach przeloty satelitów Starlink. Dla miłośników obserwacji nieba gołym okiem Starlinki, szczególnie na etapie pociągów (jest w niej obecnie kilkaset satelitów), są niezwykle atrakcyjne, dla obserwatorów to zmora.

Czasem prawie każde zdjęcie nieba jest „pocięte” jasnymi liniami, które zostawiają po sobie przelatujące satelity. Tworzone jest oprogramowanie i plany obserwacji, które mają eliminować te zakłócenia, ale dają one niewielką nadzieję w obliczu dynamiki rozwoju liczebności sieci Starlink. Na swoich obserwacjach satelity Starlink rejestruje nawet teleskop Hubble.

Ślady satelitów Starlink na niespełna 6 minutowej ekspozycji w 4-metrowego teleskopu CTIO w Chile. Poszczególne prostokąty to oddzielne sensory CCD. (fot: NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVE)

Starlinki zaśmiecają niebo także w zakresie fal radiowych niskiej częstotliwości

Okazuje się, że satelity Starlink szkodzą nie tylko wizualnie, ale również radiowo. I ta druga szkodliwość może być jeszcze bardziej dokuczliwa. Dziś dostrzegają ją radioastronomowie, ale kto wie, czy w przyszłości nie będzie to problem o szerszym znaczeniu.

Nie chodzi tu oczywiście o to, by uznać komunikacje radiową za szkodliwą, bo korzystają z niej również astronomowie, a o to, że urządzenia instalowane na satelitach Starlink są niedostatecznie ekranowane i emitują wokół siebie niepotrzebny sygnał radiowy, oprócz tego, który jest związany z ich funkcjonowaniem. Stają się w ten sposób radiowymi pochodniami, które powoli przemierzają niebo.

Interferometryczna sieć radioteleskopów LOFAR w Europie. Najwięcej urządzeń umieszczonych jest w Holandii. (fot: OA UJ)

Do takich wniosków doszli radioastronomowie, którzy obsługują sieć radioteleskopów LOFAR (anteny przypominają rozpiętą metalową siatkę). To około 40 lokalizacji na terenie Europy, w tym kilka w Polsce. Radioteleskopy badają wszechświat na częstotliwościach od 30 do 240 MHz, w których znamy go stosunkowo słabo. Obserwacje dotyczą odległych zakątków wszechświata, ale tez takich zagadnień jak pogoda kosmiczna, która związana jest z naszym najbliższym kosmicznym otoczeniem. Dlatego użytkownikom LOFAR udało się przeprowadzić analizę, która pokazała jak dużym szkodnikiem jest z ich perspektywy sieć satelitów Starlink.

Potwierdzono to co wcześniej, jak podkreśla Frederico Di Vruno, ekspert od spraw ciemnego i cichego (radiowo) nieba, wcześniejsze badania traktowały jako możliwość - Dzięki LOFAR wykryliśmy promieniowanie na częstotliwościach od 110 do 188 MHz, docierające z 47 z 68 obserwowanych satelitów Starlink. Ten zakres częstotliwości obejmuje chronione pasmo pomiędzy 150.05 i 153 MHz, jedno z tych, które są zarezerwowane dla radioastronomii przez Międzynarodową Unię Telekomunikacyjną - mówi Cees Bassa z Holenderskiego Instytutu Radioastronomii, który jest współautorem pracy podsumowującej wpływ sieci Starlink na obserwacje radiowe. Na tych częstotliwościach obserwuje się między innymi pulsary, Słońce, ale także dalekie obiekty pozagalaktyczne.

Co ciekawe, analizę przeprowadzono w czasie, gdy SpaceX miało na orbicie dopiero 2 tysiące satelitów, dwa razy mniej niż obecnie. A to zgodnie z symulacjami jak dodaje inny współautor wspomnianej pracy Benjamin Winkel - sprawia, że jesteśmy zaniepokojeni tylko już istniejącymi konstelacjami satelitów, ale też tymi które powstaną w przyszłości. Można tu założyć, że nie tylko SpaceX może być źródłem takiego niezamierzonego zaszumienia przestrzeni promieniowaniem radiowym, a ze względu na globalność sieci takich jak SpaceX, zagrożone są praktycznie wszystkie interesujące radioastronomów lokalizacje dla anten.

Wizualizacja planowanej floty 30 tysięcy satelitów Starlink drugiej generacji pokazuje, że nie uchronią się tu nawet regiony polarne, gdzie obecnie sieci takie jak Starlink nie mają zasięgu. (fot: ESA)

Radioastronomowie, którzy wykryli nieprawidłowości w funkcjonowaniu satelitów Starlink, bo inaczej nie da się opisać generowanego przez nie szumu radiowego, są w kontakcie ze SpaceX, które zapewnia, że dołoży starań, by wyeliminować problem. Czy jednak przy tak dużym tempie wprowadzania nowych satelitów na orbitę będzie to możliwe. Bo ewidentnie konstrukcja Starlinków wymaga modyfikacji, być może nawet krytycznych, by satelity przestały emitować niepotrzebny sygnał.

Starlinki stają się zagrożeniem także dla siebie

Nie dość, że Starlinki spędzają sen z powiek astronomom, to także zarządzającym wciąż rosnącą ich siecią. Od 2019 roku na orbitę trafiło prawie 4700 satelitów Starlink. Z tej liczby, do 2 lipca, 333 satelity zostały deorbitowane, a 4365 utrzymuje nadaną im pozycję. Przy tej flocie, niespełna 640 satelitów OneWeb wygląda skromnie, a sieć Iridium wręcz ubogo z 80 aktywnymi obecnie satelitami.

Prawie 600 satelitów SpaceX to Starlinki nowej generacji 2A (obecnie wynoszone w mniejszej wersji mini). Są one znacznie większe niż pierwsza generacja, ale też mają mniej szkodzić astronomom. Jednak odpowiedzi na pytanie, czy również radiowo są to poprawione konstrukcje, nie znamy. A nawet jeśli radiowy problem zostanie wyeliminowany to kłopotem pozostaje liczba satelitów. Dotychczas Starlinki wykonały 50 tysięcy manewrów korekty orbit, z czego połowę pomiędzy 1 grudnia 2022, a 31 maja 2023.

W tym roku SpaceX aż 22 razy wynosiło na orbitę satelity Starlink.

Jeśli wzrost liczby manewrów chroniących przed potencjalną będzie utrzymywał podobną dynmikę, to według eksperta od bezpieczeństwa orbitalnego, Hugha Lewisa z Uniwersytetu w Southampton, w pierwszej połowie 2028 roku konieczny będzie milion takich manewrów, czyli mniej więcej co 4 minuty konieczna będzie korekta orbity jednego z satelitów.

To nie musi być realna wizja, choć nie wiadomo w którym kierunku należałoby ją skorygować. Joanne Wheller, ekspertka brytyjskiej firmny Satellite Finance Network, na którą powołuje się serwis space.com, twierdzi, że w Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej zarejestrowano ponad 1,7 miliona satelitów, które kiedyś będą wyniesione na orbitę. Ta liczba wydaje się absurdalna, ale tym bardziej podkreśla jak ważne stanie się zagrożenie kolizjami i kosmicznymi smieciami w przyszłości.

Źródło: ITU, space.com, planet4589.org, inf. własna, fot wejściowe: IAU / Daniëlle Futselaar