Podrobnosti o úpravách družic Starlink, které SpaceX provádí kvůli dopadům na astronomii

Napětí ve světové komunitě astronomů stále stoupá, a to i přesto, že se SpaceX zavázala, že nenaruší astronomická pozorování. V uplynulých dnech společnost zveřejnila některé detaily, které jasně ukazují, že na úpravách družic Starlink se skutečně pracuje. To je určitě dobrá zpráva pro všechny ochránce černé oblohy. Nicméně SpaceX není jedinou společností, která plánuje mega konstelaci na oběžné dráze Země. Lze tedy jen doufat, že i ostatní společnosti budou k problému přistupovat stejně zodpovědně. Fakt je ten, že je k tomu dnes nezavazuje žádná smlouva, a všechny tyto kroky jsou tedy zcela na tvůrcích.

Tento článek vznikl díky spolupráci s redakcí kosmonautix.cz a v podobné formě vyšel také tam. Jedná se o vůbec první podobný článek, který u nás takto vyšel.

Umělecká představa satelitů Starlink na jejich oběžných drahách nad Zemí (Zdroj: Nicolle Rager Fuller)

Na úvod si pojďme zjednodušeně ukázat, proč jsou některé družice vlastně na noční obloze vůbec viditelné. Roli hraje zemský stín, protože pokud se v něm objekty nacházejí, nejsou na Zemi zkrátka vidět. Abychom je tedy mohli spatřit, je potřeba mít v místě pozorování již relativně tmu, ale prolétávající objekt je ještě stále osvětlován Sluncem. Z principu nám tedy zůstávají dvě časová období, kdy je možno družice vidět, a to z kraje večera po západu Slunce a brzy ráno, před jeho východem. V té době je tedy možné pozorovat i přelety družic Starlink. Ty jsou ovšem nebývale jasné, čehož si všimla i laická veřejnost. A zatímco u ní pohled na světelné divadlo vzbuzuje údiv, tak pro komunitu astronomů je to doslova noční můra. Družice jsou krátce po vypuštění opravdu jasné a efekt ještě umocňuje jejich počet „ve vláčku“.

Nikdo ovšem začátku neočekával, že družice sítě Starlink budou takto jasné, dokonce ani pracovníci SpaceX. Společnost ovšem upozorňuje na to, že návrh družic není ani zdaleka konečný. Neustále se pracuje na zlepšeních z hlediska odrazivosti. Pozitivní zprávou tedy je, že společnost výzvy astronomů rozhodně neignoruje. Prvním krokem bylo ztmavení povrchu těch částí družice, kde se nacházejí antény a toto řešení se už zkouší přímo v kosmu. Černý povrch se ovšem, jak je známo, snadněji zahřívá a vyzařuje určité druhy spektra včetně infračerveného. Například při prvním letošním startu v lednu vynesl Falcon 9 třetí sérii konstelace, včetně jednoho kusu s takto upraveným povrchem. Tomuto exempláři se přezdívá Darksat (tmavá družice) a má oficiální označení Starlink-1130. Pozemní pozorování, včetně těch z České republiky a Slovenska, potvrdila snížení jasnosti Starlink-1130 asi o 50 %, ovšem astronomové by uvítali pokles nejméně o 10–20násobek!

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

Proto SpaceX i nadále pokračuje ve vývoji ještě lepších ztmavovacích technik, které pomohou snížit viditelnost dalších kusů. Společnost se také soustředí na měření toho, jak moc nový povrch skutečně ovlivňuje tepelné a jiné vlastnosti. Koncem dubna navíc upřesnila, že jejím cílem je, aby všechny družice byly do týdne od startu pouhým okem již neviditelné, a to díky změně techniky, kterou se družice přesouvají na své finální dráhy. Jde prý o softwarovou úpravu, která půjde aplikovat na všechny družice.

Další oznámenou úpravou je výklopná clona vyrobená ze speciální tmavé pěny, která bude propustná pro rádiové vlny a nebude tedy rušit signály fázových antén, ale zamezí rozptylu a odrazu světla na anténách. Starlink s touto úpravou se nazývá VisorSat a první testovací exemplář bude vynesen při květnové misi Starlink v1-7. Pokud se nic zásadního nezmění, tak od následující mise budou touto clonou vybaveny všechny družice konstelace.

VisorSat je pracovní název zkušebního typu družice, která poletí při příštím startu Starlink v1-7 a vyzkouší sluneční clonu. (Zdroj: SpaceX, úprava: Karel Zvoník)

Abychom však lépe pochopili plánované změny, tak si zjednodušeně popíšeme, jak se družice Starlink v kosmické prostoru pohybují. Po svém vypuštění stráví nějaký čas na parkovací dráze ve výšce 350 km, poté nabírají výšku a nakonec se usadí na pracovní dráze ve výšce 550 km. V každé z těchto etap jsou družice a jejich solární panely jinak orientovány.

První pozice se využívá v době, kdy družice pouze udržuje svou pracovní výšku. Tehdy je spodní část obrácena k Zemi a kolmo k ní je nasměrován solární panel. Na obrázku, který nedávno představila SpaceX, se tento způsob orientace panelů nazývá „žraločí ploutev“ (shark fin). V této pozici dochází k odrazům hlavně od spodní strany. Druhou možností, jak natočit solární panely, je tzv. metoda „otevřená kniha“ (open book). Tento způsob orientace se používá v okamžiku, když družice mění svou orbitální dráhu, či se nachází na parkovací dráze. Tehdy sklopí svůj solární panel tak, aby byl v jedné rovině se tělem a odrazná plocha je v té chvíli mnohonásobně větší. Hlavním zdrojem odrazivosti je v této fázi solární panel družice rozložený do módu otevřené knihy kvůli zajištění maximálního příkonu elektrické energie a zároveň minimalizaci tření o zbytky atmosféry v takto nízkých výškách.

Nově družice díky softwarové úpravě nebudou otočené celou svou plochou k Zemi, ale naopak se v podélné ose natočí o 90 stupňů a nastaví Slunci ostrou hranu. Tím se sníží velikost plochy, která odráží světlo směrem k Zemi. SpaceX zároveň mírně upraví sklon solárního panelu na finální orbitě, kdy je družice v konfiguraci „žraločí ploutev“. Tato změna způsobí, že panel se částečně schová za tělo satelitu a dopadající světlo se bude odrážet spíše směrem od Země.

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

Podle Elona Muska jsou všechny tyto úpravy vlastně velice jednoduché a prosté. „Při ohlédnutí zpět se budeme cítit kapku hloupě, že nás to nenapadlo dřív,“ říká. Šéf SpaceX také naznačuje, že všechny provedené změny jsou vlastně ze strany SpaceX jen hledáním správné cesty. Předpokládá totiž, že všechny dodnes vynesené družice, včetně těch bez solární clony, do 3–4 let deorbitují. Nechají se shořet v atmosféře, protože se jejich design stane zastaralým. Budou totiž nahrazeny družicemi druhé generace, které budou mít daleko vyšší přenosovou rychlost a hlavně budou už od začátku navrženy tak, aby minimalizovaly nežádoucí odrazy světla.

Proč ale jas konstelace SpaceX snižovat? Zejména kvůli astronomickému pozorování velkých observatoří a pracovišť. Jednoduše řečeno, k nasnímání vzdálených objektů vesmíru potřebují astronomové čas. Čím je objekt méně jasný, tím delší čas je ke snímání třeba, protože je nutné shromáždit co nejvíce světla. Tím ale zároveň stoupá i riziko, že jim pozorování překazí nějaký nežádoucí objekt, třeba právě prolétající družice. Některé věci se dají vhodným softwarem ze snímků odstranit, ale u některých je to zatím téměř nemožné nebo velmi složité a do této kategorie patří bohužel i družice Starlink. Dalším problémem je jejich vysoký počet a obavy, že se nežádoucím čarám na fotografiích nepůjde vyhnout.

Úprava družic je tedy nutná, protože se ukázalo, že některé oblasti astronomie mohou být skutečně ovlivněny více než jiné. Jedna srovnávací studie například ukazuje, že potíže by mohly mít zejména oblasti pro dlouhodobé snímání velmi vzdálených objektů nebo méně jasných objektů oblohy. Což znamená, že vědci, kteří hledají vzdálené objekty za dráhou planety Neptun – včetně tajemné planety devět – by mohli mít problémy, až bude síť Starlink kompletní. Další problém je, že družice Starlink budou mnohem viditelnější během úsvitu a soumraku, což by mohlo mít negativní vliv při hledání blízkozemních asteroidů. „Záleží na tom, jakou vědu děláte, a o to vlastně jde,“ říká Jonathan McDowell, astrofyzik z Harvardu a expert na vesmírné lety, který na toto téma napsal studii publikovanou v Astrophysical Journal Letters.

Můžeme se tedy těšit na několik nejbližších startů SpaceX, kdy cílem nebude jen úspěšné vynesení družic, přistání prvního stupně nebo záchrana aerodynamických krytů, ale i účinnost nových opatření na viditelnost družic, které trápí komunitu astronomů.

Hlavní zdroj: SpaceX

Jiří Hadač
Karel Zvoník



Mohlo by se vám líbit...

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