Jaký vliv mají družice Starlinku na vědecká pozorování? Kromě astronomů omezují taky konkurenční Rocket Lab

Uběhl již měsíc od posledních novinek týkajících se budování a provozu sítě Starlink, proto bychom se rádi nyní znovu věnovali této největší satelitní konstelaci světa. V našem článku se zaměříme hlavně na astronomickou komunitu a její nesouhlas s budováním obřích družicových konstelací. V druhé části se pak podíváme na opatření, která se SpaceX snaží provádět kvůli potlačení odrazivosti svých družic. Dále zmíníme také problém, který tato konstelace způsobuje jiným raketovým společnostem.

Pro první negativní komentář dnešního článku na adresu SpaceX zamíříme na Nový Zéland za společností Rocket Lab, která z tohoto ostrova odpaluje své malé raketové nosiče Electron. Tento komentář se objevil v diskuzi na Redditu, kde šéf firmy Peter Beck odpovídal na otázky uživatelů.

Peter Beck, CEO firmy Rocket Lab, u rakety Electron (Zdroj: Peter Beck)

Otázka, kterou bychom z tohoto rozhovoru rádi vypíchli, se týkala hromadění objektů na nízké oběžné dráze (LEO) po každém startu. Tazatel se ptal, zda zvyšování počtu těchto objektů nezvyšuje riziko srážek pro firmu Rocket Lab, specificky v této otázce zmiňoval vypouštěné družice Starlink. Nutno říci, že odpověď šéfa firmy byla velmi diplomatická. Rocket Lab podle něj nechává na LEO po každém startu pouze družice zákazníků. Třetí stupeň rakety Electron (kick stage) je schopen se sám deorbitovat a druhý stupeň stráví na oběžné dráze pouze pár týdnů, než shoří v atmosféře. Satelity Starlink ovšem podle Becka způsobují firmě i problémy, pokud jde o možnost startu – zvyšující se množství objektů na orbitě totiž omezuje startovní okna raket.

Je samozřejmě pravda, že každý objekt na oběžné dráze omezuje startovní okno nosné rakety. Toto je prostě fakt, se kterým lze těžko nesouhlasit. Každé startovní okno totiž prochází kontrolou COLA (Collision On Launch Assessment), při kterém se zjišťuje, zda při zvoleném letovém profilu a čase startu nehrozí kolize či jen těsné příblížení k jinému objektu na oběžné dráze. Pokud je při kontrole zjištěno riziko potenciální kolize, startovní okno se musí patřičně upravit. Více objektů na oběžné dráze tak logicky znamená vyšší pravděpodobnost setkání.

Na druhou stranu, SpaceX po svých startech na LEO dodržuje stejnou politiku jako firma Petera Becka. Dělo se tak například při startech družic Iridium, kdy horní stupeň po umístění družic na oběžnou dráhu provedl deorbitační zážeh a shořel v zemské atmosféře. Při startech s družicemi Starlink je to pravda komplikovanější, hmotnost nákladu je totiž na samé hraně toho, kdy je první stupeň Falconu 9 schopen přistát na moři.

Zde záleží samozřejmě i na použitém letovém profilu a dráze, na kterou jsou družice vynášeny. SpaceX tak někdy kvůli nedostatku paliva nemůže provést deorbitační zážeh a je nuceno horní stupeň ponechat jeho osudu. V takových případech proběhne jen tzv. pasivace, tedy otevření ventilů palivových nádrží do vakua a několik hodin poté dojde i k vybití baterií. Horní stupeň pak v závislosti na počáteční dráze shoří v atmosféře během maximálně několika měsíců. Je zde jeden drobný rozdíl oproti Rocket Labu, v případě startů s družicemi Starlink na oběžné dráze totiž zůstávají i 4 zajišťovací hliníkové tyče, které drží pohromadě celý náklad a jsou uvolněny těsně před jeho vypuštěním. Mají průměr necelé 4 cm a délku 6 metrů. Jak celý mechanismus funguje, ukazuje video níže z nedávné mise Starlink. Tyto tyče pak beze zbytku shoří v atmosféře zhruba do 36 dnů. Kupříkladu z mise Starlink v1-7 zůstaly na oběžné dráze už jen vynášené družice, zatímco v případě mise Starlink v1-8 se tyče stále ještě nachází ve vesmíru.

Teď už se ale přesuňme ke komunitě astronomů, kteří přišli s dalšími problémy, které v budoucnu bude způsobovat satelitní konstelace Starlink. Ty se tentokrát týkají pozorování na největších pozemních teleskopech, které stojí, či jsou právě ve výstavbě v chilských Andách. Toto naše putování začneme na hoře Cerro Pachón, kde byla v roce 2015 zahájena stavba nové astronomické observatoře Very C. Rubin. Hlavním přístrojem zde bude největší celooblohový přehlídkový dalekohled světa s primárním zrcadlem o průměru 8,4 m. Tento dalekohled má být dokončen v letošním roce a do plného vědeckého provozu bude nasazen v říjnu 2022. Jeho hlavním úkolem bude pořizování přehlídek celé oblohy, které zvládne provést během pouhých tří nocí. Mezi jeho další úkoly bude patřit také i vyhledávání blízkozemních planetek. Asociace amerických univerzit, která bude tento teleskop provozovat, se však už dnes zajímá o to, jak budou výsledky zatím nedokončeného přístroje ovlivněny satelitními konstelacemi.

Výstavba observatoře Very C. Rubin, Cerro Pachon, Chile, leden 2020 (Foto: LSST Project/NSF/AURA)

Zajímavé přitom je, že už v červnu roku 2019 zmiňoval server New Scientist, že narozdíl od jiných pozemních teleskopů budou satelitní konstelace pro tento teleskop spíše jen nepříjemností než vážným problémem. Tento argument podpořil tehdy jasným údajem, že průletem družic Starlink bude ovlivněno jen pouhých 0,01 % pořízených snímků. Větší problémy tehdy server odhadoval pro observatoře, které pořizují delší expozice noční oblohy. Jak šel samozřejmě čas, informace se zpřesňovaly a během letošního roku vyšlo hned několik studií. S první přišla Evropská jižní observatoř (ESO), která uvedla, že 30–50 % snímků, které observatoř Very Rubin pořídí, bude velmi vážně ovlivněno, samozřejmě v závislosti na ročním období či na tom, o jakou část noci půjde. I na samotné webové stránce nově budované chilské observatoře pak v květnu vyšly ještě podrobnější údaje. Podle nich až 30 % všech pořízených snímků bude obsahovat alespoň jednu stopu průletu satelitu Starlink, tedy že téměř každý snímek pořízený během soumraku či úsvitu zachytí alespoň jeden přelet družice. Toto v podstatě znamená, že každý takový zachycený průlet vnese do pozorovacích dat zbytkové artefakty, které bude nutno softwarově odstraňovat. Studie zmiňuje ovšem i jednu pozitivní zprávu, že pokud se podaří splnit cíl SpaceX, tedy snížit jas družic Starlink nad 7. magnitudu, bude možno tyto artefakty ze snímků teleskopu odstranit.

Vraťme se ještě k Evropské jižní observatoři, ona samotná totiž na jižní polokouli provozuje také několik velkých teleskopů a bude tak nejen v současnosti, ale hlavně v budoucnu ovlivněna provozem satelitních konstelací. Podívejme se tedy nyní na observatoře, které se nachází na vrcholcích Cerro Paranal a Cerro Armazones. Zde ESO provozuje jedny z nějvětších dalekohledů světa, Very Large Telescopes. Jedná se o soustavu čtyř teleskopů, z nichž každý má průměr 8,2 m. Tyto čtyři dalekohledy mohou pracovat i spřaženě a dohromady pak fungují jako jeden obří teleskop s průměrem zrcadla 16 metrů. ESO však plánuje pokročit i dále a od roku 2017 buduje ještě větší teleskop zvaný Extremely Large Telescope. Ten má být uveden do provozu v roce 2025 a bude mít průměr zrcadla 39,3 metru. Je proto pochopitelné, že se ESO velice zajímá o budoucnost provozu svých observatoří. Do úvahy přitom bylo vzato 18 různých satelitních konstelací, tedy nejen Starlink, ale i OneWeb, Amazon a další, které dohromady zahrnují celkem 26 000 satelitů.

3 ze 4 dalekohledů VLT na vrcholu hory Paranal (Foto: ESO)

Dle studie ESO bude v zeměpisných šířkách, kde se nacházejí její teleskopy, vidět na obloze vždy asi 1600 satelitů. Vetšina z nich se však bude nacházet maximálně do 30° nad obzorem. Hlavní část astronomických pozorování se však odehrává výše a zde se v libovolném okamžiku bude nacházet jen asi 250 družic. Studie dále předpokládá, že přibližně 100 z těchto družic bude během soumraku či svítání viditelných a 10 z nich se dostane výš než 30° nad horizont. A nyní už k samotným účinkům konstelací na obloze. Dle ESO bude pozorování těchto teleskopů ovlivněno průletem družic jen mírně. Pokud by však dalekohledy prováděly delší expozice (1000 s), až 3 % všech snímků by mohly být během soumraku či úsvitu znehodnoceny. Kratší expozice pak budou ovlivněny výrazně méně. Pokud půjde o expozice v hluboké noci, zde bude snímkování oblohy samozřejmě ovlivněno jen velmi málo.

Po všech těchto více či méně negativních vlivech, které budou mít satelitní konstelace na astronomická pozorování, se proto přesuňme na druhou stranu barikády a podívejme se, jak se k těmto vlivům staví SpaceX. Už v květnu jsme zmiňovali, že plánuje provést řadu změn, které by snížily viditelnost družic. Tyto úpravy je možno rozdělit na dvě části, do té první patří změny softwaru, jejichž cílem je upravit chování družic, a to jak na finální pracovní dráze, tak během vzestupu z dráhy parkovací. Do druhé skupiny změn je pak možno zařadit pokusy o snížení odrazivosti pomocí různých technických úprav družic, ať už se jedná o použití tmavého nátěru na povrchu družice, tzv. DarkSat, či použití slunečních clon, tzv. VisorSat. O účinnosti DarkSatu jsme psali již dříve a nově se na toto téma objevila i prezentace od pracovníků Rubin Observatory. Dle ní snížil DarkSat viditelnost satelitů Starlink přibližně o 1,1 magnitudy, ovšem pro astronomy je toto nedostatečné.

Ukázka upravených částí na tzv. DarkSatu od SpaceX (Zdroj: SpaceX, úprava: Karel Zvoník)

Přikročme proto nyní k úpravám typu VisorSat, které jsou pokročilejší a měly by přinést výraznější ztmavení družic. Na tomto místě je nutno férově říci, že díky tomu, že první exemplář VisorSatu se vydal na oběžnou dráhu začátkem června, nejsou k dispozici zatím žádné podrobnější studie či dlouhodobější výsledky. Musíme tedy v tomto bodě vzít za vděk informacemi, které nám poskytlo SpaceX. Mike Sholl, který je optickým expertem firmy SpaceX potvrdil, že použití slunečních clon na VisorSatu ukazuje předběžně dobré výsledky a že další úpravy satelitů se vydají tímto směrem. Všechny budoucí satelity od mise Starlink v1-9 a dál budou vybaveny touto sluneční clonou. Původní plán na ztmavení celého povrchu satelitu tak nebude nadále rozvíjen. Mike zároveň tvrdí, že i druhý druh úprav, tedy softwarové úpravy orientace satelitu a solárních panelů, vykazuje snížení odrazivosti, a to jak na pracovní dráze, tak na parkovací orbitě.

VisorSat je typ družice se sluneční clonou (Zdroj: SpaceX, úprava: Karel Zvoník)

O další informace se pak podělil i Jared Greene, softwarový inženýr SpaceX, který uvádí, že ve snaze snížit odrazivost družic Starlink firma spolupracuje s pracovníky observatoře Very C. Rubin, o které jsme psali výše. SpaceX prý zkoušelo provést i další změny na družicích, jednalo se podle něj hlavně o menší úpravy některých komponent. SpaceX pak i nadále chce pokračovat ve spolupráci s astronomy, aby bylo možno snížit odrazivost satelitů co nejvíce to bude možné. Koneckonců, SpaceX i astronomové mají velmi podobný cíl, prozkoumávat vesmír. Jared na také zmínil, že SpaceX má v plánu se o získané poznatky podělit s dalšími firmami, které plánují vybudovat své vlastní satelitní megakonstelace.

Popis změn natočení solárních panelů (Obrázek: SpaceX, úprava: Karel Zvoník)

Tolik tedy k aktivitám firmy SpaceX a jeho pokusům o snížení viditelnosti satelitní konstelace. Nedozvěděli jsme se žádné konkrétnější údaje, ale jedno je jisté, firma nepovažuje situaci za vyřešenou a usilovně pracuje na dalších úpravách.

Jiří Hadač



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
90 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře