SpaceX beschreibt genau, wie sie planen, Starlink-Satelliten von der Erde aus weniger sichtbar zu machen
Im Jahr 2015 kündigte Elon Musk an, dass sein Unternehmen SpaceX Satelliten in die Umlaufbahn bringen werde, die der ganzen Welt einen schnellen Breitband-Internetzugang bieten würden. SpaceX, bekannt als Starlink, begann mit der Bereitstellung dieser Konstellation in Mai 2019 mit dem Start der ersten 60 Satelliten. Ab 22. April insgesamt 422 Satelliten wurden der Starlink-Konstellation hinzugefügt, und die Resonanz war nicht ganz positiv.
Zusätzlich zu den Befürchtungen, dass wir das Problem des „Weltraumschrotts“ verstärken, gibt es auch diejenigen, die Bedenken geäußert haben, dass Starlink und andere Konstellationen ein Problem haben könnten negative Auswirkungen auf die Astronomie . Als Reaktion darauf hat SpaceX kürzlich angekündigt, dass es Änderungen an der Art und Weise vornehmen wird, wie die Satelliten gestartet werden, wie sie die Erde umkreisen und sogar wie reflektierend sie sind, um ihre Auswirkungen auf die Astronomie zu minimieren.
Diese Änderungen waren Gegenstand einer Präsentation während der Dekadischer Überblick über Astronomie und Astrophysik 2020 (Astro2020) veranstaltet von der National Academy of Sciences, Engineering and Medicine. Im Rahmen des Optische Interferenzen von Satellitenkonstellationen-Meetings Am Montag, den 27. April, präsentierte das Starlink Panel (zu dem auch Musk gehörte) wie das Unternehmen hofft, die durch seine Konstellation verursachte Lichtverschmutzung zu minimieren.
Illustration von Starlink-Bahnen und ihren reflektierenden Eigenschaften. Bildnachweis: SpaceX
Das Erscheinen dieser neuen Satelliten am Himmel hat zu zahlreichen Kontroversen unter Amateurastronomen und der astronomischen Gemeinschaft geführt. Tatsächlich ist die Königliche Astronomische Gesellschaft (RAS), die Amerikanische Astronomische Gesellschaft (AAS), die Internationale Astronomische Union (IAU) und die Nationales Radioastronomie-Observatorium (NRAO) haben alle offizielle Erklärungen zu Starlink und anderen vorgeschlagenen Konstellationen veröffentlicht.
Sie haben insbesondere ihre Besorgnis darüber geäußert, wie diese Satelliten optische und Funkvermessungen wie die der Vera C. Rubin-Observatorium (ehemals Large Synoptic Survey Telescope oder LSST), die Quadratkilometer-Array (SKA) und die Event Horizon Teleskop (EHT) – die vor kurzem die allererste erworbene Bild eines schwarzen Lochs ! Wie die IAU erklärte:
„Obwohl die meisten dieser Reflexionen so schwach sind, dass sie mit bloßem Auge schwer zu erkennen sind, können sie die Empfindlichkeit großer bodengestützter astronomischer Teleskope beeinträchtigen.“ [2] , einschließlich der derzeit im Bau befindlichen Extrem-Weitwinkel-Durchmusterungsteleskope [3] . Zweitens können aggregierte Funksignale, die von den Satellitenkonstellationen ausgesendet werden, trotz bemerkenswerter Bemühungen, Störungen der Radioastronomiefrequenzen zu vermeiden, astronomische Beobachtungen bei Funkwellenlängen immer noch bedrohen.“
Das grundlegende Problem besteht darin, dass Satelliten, wenn sie die Erde umkreisen, periodisch Licht von der Sonne einfangen und reflektieren, insbesondere wenn sie aus dem Erdschatten austreten und in direktes Sonnenlicht eintreten (was während ihrer 'Umlaufbahn-Anhebung'-Phase stattfindet). An diesem Punkt werden Satelliten ihre Triebwerke aktivieren, um im Laufe einiger Wochen ihre Höhe zu erhöhen, um sicherzustellen, dass sie keinen Orbitalzerfall erfahren.
Konfigurationen des Starlink-Satelliten. Bildnachweis: SpaceX
Der Luftwiderstand ist für Starlink ein größeres Problem, da sie in niedrigeren Höhen von 550 Kilometern (340 Meilen) eingesetzt werden, um das Risiko von Weltraummüll zu mindern, anstatt wie ursprünglich geplant zwischen 1100 und 1300 km (680 und 800 Meilen). Wie SpaceX in a . anzeigt Presseartikel die die wichtigsten Punkte der Präsentation zusammenfasst:
„Das Design der Starlink-Satelliten wurde durch die Tatsache angetrieben, dass sie im Vergleich zu anderen Kommunikationssatelliten in einer sehr geringen Höhe fliegen. Wir tun dies, um der Sicherheit des Weltraumverkehrs Priorität einzuräumen und die Latenz des Signals zwischen dem Satelliten und den Benutzern, die von ihm Internetdienste beziehen, zu minimieren. Aufgrund der geringen Höhe ist der Luftwiderstand ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion.“
An diesem Punkt nehmen Starlink-Satelliten ihre „Open Book“-Flugkonfiguration ein, wenn sie in die „Orbit-Raise“-Phase ihrer Umlaufbahn eintreten, in der ihre Panels vollständig vor dem Fahrzeug ausgefahren werden, um den Luftwiderstand zu reduzieren. Aus diesem Grund kann das Sonnenlicht an diesem Punkt sowohl von der Solaranlage als auch vom Körper des Satelliten reflektiert werden.
Sobald die Satelliten ihre operative Umlaufbahn von 550 km (340 mi) erreicht haben – aka. die „On-Station“-Phase – nur bestimmte Teile des Chassis können das Licht reflektieren. Dies liegt daran, dass das Lageregelungssystem des Satelliten den Luftwiderstand überwindet, indem es den Satelliten dazu bringt, seine „Haifischflossen“-Ausrichtung einzunehmen, bei der sein Solarpanel in eine vertikale Ausrichtung angehoben wird.
Durch das Verdunkeln ihrer Satelliten versucht SpaceX, das Reflexionsvermögen zu verringern. Bildnachweis: SpaceX
Um diese Probleme anzugehen, hat SpaceX angegeben, dass das Unternehmen mit verschiedenen Organisationen zusammenarbeitet, um eine Reihe von Änderungen umzusetzen. Für den Anfang testen sie derzeit einen experimentellen Satelliten, der weniger reflektierend ist als die Vorgängermodelle – der passend benannt ist „ DarkSat .“ Diese Satellitenklasse nutzt ein abgedunkeltes Phased-Array und Parabolantennen, um die Helligkeit um schätzungsweise 55 % zu reduzieren.
Sie suchen jedoch auch nach einer „Sonnenblendenlösung“, um das Problem der Hitze anzugehen, da dunkle Satelliten aufgrund der Art und Weise, wie schwarze Farbe Strahlung absorbiert, im Infraroten hell leuchten können. Die parabolischen Antennen (die weiß und diffus sind) werden auch visierähnliche Abdeckungen haben, um die von ihnen reflektierte Lichtmenge zu reduzieren. Der erste VisorSat-Prototyp wird diesen Monat eingesetzt und bis Juni werden alle zukünftigen Satelliten ein Visier haben.
Zweitens beabsichtigt SpaceX, Änderungen in der Art und Weise vorzunehmen, wie sich ihre Satelliten vom Einsetzen zum Parken und dann in der Umlaufbahn der Station bewegen. Derzeit testet das Unternehmen ein Manöver, bei dem der Satellit so gerollt wird, dass sich der Satellit auf der gleichen Ebene wie der Vektor der Sonne befindet (auch bekannt als die Satelliten sind „Messerkante“ zur Sonne). Dadurch wird die Lichtempfangsfläche verringert, wodurch die reflektierte Lichtmenge verringert wird.
In der Vergangenheit reagierte Musk auf diese Bedenken etwas leichtfertig (und zugegebenermaßen ignorant). Als die erste Charge von Starlink-Satelliten im Mai 2019 gestartet wurde, ging er zu Twitter, um zu sagen folgende :
„Es befinden sich bereits 4900 Satelliten im Orbit, was die Leute in ~0% der Zeit bemerken. Starlink wird von niemandem gesehen, es sei denn, es wird sehr genau hingeschaut und wird ~0% Einfluss auf die Fortschritte in der Astronomie haben. Wir müssen sowieso Teleskope in den Orbit bringen. Die atmosphärische Dämpfung ist schrecklich.“
Es befinden sich bereits 4900 Satelliten im Orbit, was die Leute in ~0% der Zeit bemerken. Starlink wird von niemandem gesehen, es sei denn, es wird sehr genau hingeschaut und wird ~0% Einfluss auf die Fortschritte in der Astronomie haben. Wir müssen sowieso Teleskope in den Orbit bringen. Atmosphärische Dämpfung ist schrecklich. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D
– Elon Musk (@elonmusk) 27. Mai 2019
Seitdem ist klar, dass Musk und das von ihm gegründete Unternehmen diese Bedenken ernster nehmen und einen umfassenden Plan entwickelt haben, um ihnen zu begegnen. Die von ihnen vorgeschlagenen Maßnahmen wurden teilweise dank der Zusammenarbeit zwischen dem Unternehmen und der AAS, der NRAO und dem Vera C. Rubin Observatory entwickelt. Als sie angeben :
„Mit AAS haben wir unser Verständnis der Gemeinschaft als Ganzes durch regelmäßige Anrufe mit einer Arbeitsgruppe von Astronomen verbessert, in denen wir technische Details besprechen, Updates bereitstellen und daran arbeiten, wie wir astronomische Beobachtungen in Zukunft schützen können…
Während das Verständnis der Gemeinschaft für dieses Problem von entscheidender Bedeutung ist, sind technische Probleme ohne Einzelheiten schwer zu lösen. Das Vera-C.-Rubin-Observatorium wurde wiederholt als der am schwierigsten zu lösende Fall bezeichnet, daher haben wir die letzten Monate sehr eng mit einem dortigen technischen Team zusammengearbeitet, um genau das zu tun. Neben anderen nützlichen Gedanken und Diskussionen hat das Vera Rubin-Team eine angestrebte Helligkeitsreduzierung bereitgestellt, die wir verwenden, um unsere Entwicklungsbemühungen bei der Iteration von Helligkeitslösungen zu leiten.
SpaceX hat auch angegeben, dass Informationen zu den Umlaufbahnen und Flugbahnen ihrer Satelliten verfügbar sind auf space-track.org und celestrak.com So können Astronomen ihre Beobachtungen zeitlich planen, um Satellitenstreifen zu vermeiden. Auf Wunsch von Astronomen hat das Unternehmen auch damit begonnen, vor dem Start Vorhersagedaten zu veröffentlichen, damit Observatorien in den ersten Stunden des Einsatzes, wenn die Satelliten am besten sichtbar sind, Vermessungen planen können.
Um die vollständige Erklärung von SpaceX darüber zu lesen, wie sie die Lichtverschmutzung mit ihrer Konstellation verringern, Klicke hier . Das Treffen wurde über Zoom durchgeführt und aufgezeichnet, da es sich um eine virtuelle Diskussion handelte (aufgrund der Coronavirus-Pandemie). Auf Materialien zur SpaceX-Präsentation auf dem Treffen kann über die National Academies zugegriffen werden Webseite hier .
Weiterlesen: SpaceX , Nationale Akademien