211service.com
Podcast: Satellittboomen som truer med å tette himmelen
Yoshi Sodeoka
Deep Tech er en ny podcast kun for abonnenter som bringer menneskene og ideene til live i vårt trykte magasin. Episoder slippes annenhver uke. Vi gjør de fire første avdragene, bygget rundt problemet med 10 Breakthrough Technologies, tilgjengelig gratis.
Hver annen uke, gi eller ta, setter SpaceX ytterligere 60 Starlink-kommunikasjonssatellitter i lav jordbane. Det første målet er å skyte opp 12 000 av disse små masseproduserte satellittene— seks ganger antall operasjonssatellitter for øyeblikket i bane – med ytterligere 42 000 muligens å følge. Andre selskaper som Amazon, Telesat og Planet planlegger sine egne satellitt-megakonstellasjoner. Resultatet kan bli en mengde nye rombaserte tjenester, fra Internett-tilkobling til kontinuerlig kartlegging. Men det er også økende oppmerksomhet på de potensielle ulempene, inkludert økt risiko for kollisjoner som kan ende opp med å forsøple lav jordbane med farlig rusk og gjøre det ubrukelig. I denne episoden av Deep Tech hører vi fra OneWeb-grunnlegger Greg Wyler og vitenskapsskribent og tidligere astrofysiker Ramin Skibba om innsats for å redusere farene.
Vis notater og lenker
Satellitt-megakonstellasjoner , fra trykkutgaven fra mars-april 2020, s. 22
Sky’s the limit , fra trykkutgaven fra mars-april 2020, s. 30
Antall satellitter som går i bane rundt jorden kan femdobles i løpet av det neste tiåret, 26. juni 2019
Avskrift av episode
Wade Roush: Langt over hodene våre sirkler et par tusen satellitter rundt planeten... og hjelper oss å gjøre ting som å kommunisere, navigere og varsle været. Det tok flere tiår å sette så mange satellitter opp i himmelen. Men snart vil de få selskap av titusenvis til. Det kan gjøre banene nærmest Jorden til noe som en motorvei i rushtiden.
Greg Wyler : Vi trodde alle havet var stort, ikke sant? Du kaster bare flaskene dine der inne, hvem bryr seg? Men det er ikke stort. Og alle disse miljøene spiller på hverandre og påvirker hverandre. Og du tenker på verdensrommet, det er liksom stort, men objektene beveger seg i 17 000 miles i timen. Det er mye dekning hvert sekund.
Wade Roush: I den hastigheten er det ikke noe slikt som en fender-bender. Én kollisjon kan generere et katastrofalt volum av romrester.
Ramin Skibba: Hvis alle gjør hva de vil med nattehimmelen, så vil du på et tidspunkt ha satellittkollisjoner som gjør bane rundt jorden i utgangspunktet ubrukelig. Det kan ta mange milliarder dollar og mange tiår, seriøst, før bane med lav jord er brukbar igjen.
Wade Roush: Den nye generasjonen satellitter kan hjelpe oss med å nå alle slags mål -- som Internett-tilkobling for alle på planeten. Problemet er at det ikke er noen trafikkpoliti der oppe for å sette og håndheve veiregler. Vi snakket med ekspertene om hvordan romfartsselskaper håndterer mangelen på regulering - og hva som kan skje hvis overbelastningen i lav jordbane går ut av kontroll.
Jeg heter Wade Roush, og dette er Deep Tech.
[Deep Tech-temamusikk]
Wade Roush: det vil ikke ta lang tid før jorden er dekket av en sky av nye satellitter. Selv om det medfører nye risikoer, bør det også gi noen enorme fordeler, inkludert å tilby nye tjenester som bredere trådløs Internett-tilkobling og nesten kontinuerlig kartlegging av jordens overflate. Det er derfor redaktørene av MIT Technology Review bestemte seg for å sette satellitt-megakonstellasjoner på årets liste over 10 banebrytende teknologier. Og for å skrive om den utviklingen henvendte magasinet seg til en San Diego-basert vitenskapsforfatter og tidligere astrofysiker, Ramin Skibba.
Wade Roush: Så, Ramin, fortell oss hva en satellitt-megakonstellasjon er.
Ramin Skibba: Ikke sant. Så en satellitt-megakonstellasjon er ikke som en konstellasjon av stjerner som Ursa Major eller hva som helst. Men det er som en konstellasjon i den forstand at de er assosiert med hverandre. Så du kan ha bare et par satellitter, eller du kan ha dusinvis eller hundrevis eller til og med tusenvis som alle koordinerer med hverandre.
Wade Roush: Hvor mange konvensjonelle satellitter er det i bane og hvor mange flere kommer? Hvor mange av disse konstellasjonene eksisterer ennå?
Ramin Skibba: Bare for å gi en ballpark tall, er det et par tusen satellitter på himmelen. Men vi snakker ikke bare om tusenvis, men faktisk titusenvis av flere satellitter som snart kommer opp. Og så er det et par store aktører involvert, som Space X, Planet Labs og One Web. Det er de tre største. Og så jobber selvfølgelig også NASA og European Space Agency og andre romorganisasjoner med disse satellittkonstellasjonene.
Wade Roush: Ifølge Ramin er det som muliggjør alt dette en kombinasjon av tekniske fremskritt, for eksempel mindre elektronikk, og en ny generasjon ion-thrustere som bruker små mengder drivstoff.
Ramin Skibba: Så du kan gjøre i en satellitt på størrelse med skoeske det du ville ha trengt en koffertstørrelse før for å gjøre. Og det betyr noe fordi det er billigere å lage og billigere å lansere. Nå kan du sette inn dusinvis av disse satellittene på en enkelt rakett.
Wade Roush: Et løfte til disse nye satellittkonstellasjonene er at de vil bidra til å gi Internett-tilgang til de 3,5 milliarder menneskene som fortsatt ikke har det. Men ingen regulerer egentlig denne revolusjonen. Og ingen tvinger selskapene til å finne på en måte å sikre at satellittene deres ikke kolliderer i bane. På toppen av det har nasjoner som Kina, Russland, India og USA alle testet missiler designet for å sprenge satellitter i filler.
Ramin Skibba: Jeg mener filmen Tyngdekraften med Sandra Bullock brakte det virkelig hjem for noen mennesker.
[Lydklipp fra Tyngdekraften ]
George Clooney: Houston, oppdatering?
Ed Harris: Vel, vi har en full kjedereaksjon. Det er bekreftet at det er den utilsiktede bivirkningen av at russerne traff en av sine egne satellitter.
Astronaut: Har de skutt ned sin egen satellitt?
George Clooney: Råderett. Mest sannsynlig en spion-sat gått dårlig. Nå er det splitter.
Ed Harris: Avfallskjedereaksjonen er ute av kontroll og ekspanderer raskt. Flere satellitter er nede, og de fortsetter å falle.
Wade Roush: Ramin sier at noen aspekter ved filmen var veldig realistiske. I 2007 ødela Kina en av sine egne værsatellitter i en test av anti-satellittmissilteknologien.
Ramin Skibba: Bare tusenvis av biter av rusk ble skapt av dette enkeltmissilet som traff en enkelt satellitt. Det er ikke så vanskelig å forestille seg en konflikt i rommet som denne gangen ikke skaper tusenvis, men til og med millioner av biter av rusk. Det er virkelig en situasjon der det på et tidspunkt kan være for mye rusk. Og så akkurat nå er det viktig at det ikke lages mer rusk. Det burde være bekymring nummer én.
Wade Roush: Hva kan satellittbyggere gjøre for å minimere sjansene på forhånd for at satellittene deres ikke ender opp som romsøppel?
Ramin Skibba: Så ja, det er mange ting som satellittoperatører kan gjøre. Jeg vil si at Planet Labs er en av de som har vært veldig pliktoppfyllende om dette. De fleste av satellittene deres er i lav bane rundt jorden. Og de er designet slik at når de ikke lenger er nyttige, faller de ned mot jorden og så brenner de opp i atmosfæren.
Wade Roush: Så de er så lave til å begynne med at de i utgangspunktet er garantert å falle tilbake i atmosfæren, bare på grunn av friksjon eller noe?
Ramin Skibba: Det er riktig, ja. Så luftmotstanden bremser disse satellittene. Og så begynner de å falle. For satellitter som er høyere opp, er luftmotstanden så nær ingenting at det ikke vil fungere. Og i utgangspunktet har de to alternativer. En av dem er, hvis det er et fremdriftssystem på den satellitten, kan de flytte den ned til en lavere bane og deretter trekke den samme manøveren. Eller hvis de er så høyt oppe, kan de skyve satellitten opp til en høyere bane. Det kalles en kirkegårdsbane. Og så når du er så langt fra jorden, er sjansene for en kollisjon i utgangspunktet ubetydelige.
Wade Roush: Men hva med når uventede ting skjer? Forrige måned lanserte SpaceX et oppdrag for å sette 60 flere av sine små Starlink-kommunikasjonssatellitter i bane.
SpaceX lanseringsmelding: Fem. Fire. Tre. To. En. Null. Tenning. Ta av…
Wade Roush: Dette er et opptak fra selskapets webcast.
SpaceX lanseringsmelding: Og det er den levende utsikten. Så du kan se på skjermen din at satellittene sakte skiller seg bort fra det andre trinnet. Og i løpet av de neste ukene vil de distansere seg fra hverandre og til slutt bruke sine innebygde ion-thrustere for å komme seg til sin endelige bane.
Wade Roush: Det er nå 360 av disse satellittene i bane, av planlagte 12.000. Men den mest kjente Starlink-satellitten er sannsynligvis Starlink 44. I fjor, da den endret bane, måtte en værsatellitt fra European Space Agency fyre av thrusterne for å komme seg unna. Kanskje ville de aldri ha truffet. Men kanskje ville de ha gjort det, og mens vi forbereder oss på en verden med titusenvis av satellitter på himmelen, må det være en plan for hvordan vi kan forhindre ulykker.
Greg Wyler: Det er et veldig interessant rettsområde, og hvis du liker romlov eller du liker internasjonal lov, kommer dette til å bli et stort tema.
Wade Roush: Greg Wyler grunnla telekommunikasjonsselskapet OneWeb. Selskapet gikk faktisk konkurs forrige måned, et økonomisk havari av koronaviruspandemien. Men inntil da hadde det planer om å skyte opp 2000 av sine egne satellitter, og i fjor høst, på vår EmTech-konferanse, snakket Wyler med vår administrerende redaktør Michael Reilly om hans erfaringer med å prøve å bygge en trygg megakonstellasjon selv i fravær av regulering. Vi kommer til å lytte i flere minutter, for i denne samtalen dekket Wyler og Reilly flere spørsmål som viser hvor vanskelig romlov er. Den første: hvem er ansvarlig hvis en satellitt treffer en annen?
Greg Wyler: Den som er lanseringsstaten tar ansvar for eventuelle skader de forårsaker.
Michael Reilly: Greit.
Greg Wyler: Så i de fleste land, hvis du lanserer, er du pålagt å tegne forsikring mot skader du kan forårsake. Så hvis en satellitt treffer noe annet, er du ansvarlig og staten er ansvarlig fordi selskapet vanligvis ikke vil være i stand til å betale for skaden, forårsake skaden, størrelsen på skaden kan være mye større enn noe selskap.
Michael Reilly: Sikker.
Greg Wyler: Jeg mener kanskje Amazon. Og kanskje ikke engang Amazon, hvis du tenker på de potensielle pågående skadene ved å ta ut romstasjonen eller noe sånt.
Wade Roush: Wyler fortsatte med å forklare at fordi rommet i hovedsak er uregulert, designet OneWeb sin satellittkonstellasjon for å være det han kalte 'naturlig trygg.'
Greg Wyler: Som om det bokstavelig talt ikke er noen ved rattet? Det er ingen. FCC la ut en NPRM - et varsel om foreslått regelutforming på romskrot. Gjorde ikke noe med det. Handel sier 'Vi skal ta kontroll', men de har ikke reguleringsmyndighet til å ta kontroll. FAA har ikke sagt noe. De sa at det er over denne linjen, det er ikke oss.’ Så det vi gjorde på OneWeb var helt i begynnelsen, jeg satte sammen et team for å håndtere romrester, og vi designet vår konstellasjon slik at den var naturlig trygg. Det jeg mener med naturlig trygg er at mens satellittene går i bane, hvis de alle går i stykker, treffer de ikke hverandre. Det er en veldig viktig del av det. Nå, hvis du designer en konstellasjon som ikke er naturlig trygg, betyr det at du trenger aktive manøvrer for ikke å treffe hverandre.
Wade Roush: Selv om det ikke er noen FAA for plass, sa Wyler til Reilly at det faktisk er mange nyttige paralleller med lufttrafikkkontroll i luftfartsverdenen. kunne brukes til å håndtere kollisjonsunngåelse i verdensrommet. Det er bare ... ingen bruker dem.
Greg Wyler: Jeg er en pilot, så vant til å fly, og du har nivåer som du flyr, og over tid har avstanden, den vertikale avstanden blitt smalere og smalere. Så du prøver å få bedre vertikal avstand, nærmere og nærmere, men du må ha kunnskap om hvor du er. Du må ha noen ved kontrollene. Nå kan du si at jeg skal gjøre alt automatisert og gjøre det i en AI-verden. Jeg er ikke forberedt på å gjøre det i et fly. Og jeg er absolutt ikke forberedt på å gjøre det i satellitter, fordi jeg kanskje kan bruke AI til å finne ut av mine egne ting. Men nå har jeg alle disse andre menneskene og hvordan fungerer AI-systemene deres med AI-systemene mine, siden det ikke er noen regler. Hva om vi begge svingte til høyre eller venstre eller en svinger til høyre, en svinger til venstre eller en går opp eller begge går ned. Så det er ingen kortsiktig, femårig måte å automatisere kollisjonsunngåelse på. Greit? Du kan automatisere kollisjonsdiskusjoner, du kan automatisere forståelsen av det, men lyser ut kollisjonsunngåelse – det er ikke engang på bordet som en sikker mulighet de neste fem årene.
Michael Reilly: Ok, så hva må vi gjøre? Jeg er nysgjerrig på hvem som blir trafikkpoliti, og hvordan ser trafikkpolitiet ut når vi ikke bare snakker om si amerikansk luftrom vi snakker om lav jordbane.
Greg Wyler: Så det jeg hadde håpet ville skje, i håp om at USA ville ta en fremtidsrettet holdning til dette, og senatorer skrev til FCC og sa at du burde gjøre noe. Og mange begynte å snakke om dette. USA bør lage en regel, et sett med regler, og de bør da si til verden: 'Siden vi har mange satellitter, kommer vi til å tvinge dette på satellittsystemene våre, og vi kommer til å be deg om å vedta disse reglene og lage en internasjonal avtale om det.» Det skjedde ikke. Og de har et helt sett med regler. Du kan slå det opp på nettsiden, men de har ikke handlet på det. Men FCC har ikke ansvaret for rommet. De er på en måte ansvarlige for lisensiering av spektrumrettigheter til å bruke plass, som er en slags port... Men du kan skyte opp en satellitt som ikke bruker FCC-spektrum...
Wade Roush: Men selv om satellittselskaper og regjeringer til slutt får tak i alt dette, sier vitenskapsforfatteren Ramin Skibba at det er et annet problem med satellitt-megakonstellasjoner. Jo flere satellitter det er i lav bane rundt jorden, jo oftere kommer de i veien for bakkebaserte teleskoper som ser på nattehimmelen.
Ramin Skibba: Ganske mange astronomer er opprørt over megakonstellasjoner på grunn av hvordan de påvirker observasjonene deres. Jeg mener, de er lyse nok og de er store nok til at de kan påvirke et anstendig antall bilder. Og derfor er det en virkelig utfordring for astronomer. Og det er ikke bare den tekniske utfordringen. Jeg tror også det er prinsippet i det. De er ikke så glade bare for muligheten for at satellittkonstellasjoner roter med vitenskapen deres.
Wade Roush: Vi inviterte SpaceX til å delta i denne podcasten, og de takket nei. Men selskapet har sagt at det går langt for å sikre at satellittene ikke blir romrester. Starlink-satellitter kan manøvrere ut av veien når det er en påvisbar risiko for en kollisjon, og faktisk sa selskapet at det ville ha flyttet Starlink 44 ut av veien for ESA værsatellitt i september i fjor, bortsett fra at det var en feil i personsøkersystemet. som hindret Starlink-operatører fra å se ESAs advarsler. I tillegg sier selskapet at aldrende Starlink-satellitter vil bruke fremdriftssystemene sine om bord til å deorbitere før de dør, og at selv om fremdriften mislykkes, er satellittene i en så lav bane at de vil falle tilbake til jorden innen én til fem år uansett. Og når det gjelder spørsmålet om hvordan satellittene skal forstyrre bakkebasert astronomi, her er hva SpaceX-kunngjøreren hadde å si under webcasten av den 18. mars Starlink-oppskytningen som du hørte tidligere.
SpaceX lanseringsmelding: En rask oppdatering. Som mange av dere vet, har vi kjørt en rekke tester for å redusere reflektiviteten til Starlink-satellittene på vei til bane. Den første av disse testene er å bruke maling for å mørke deler av satellitten. Foreløpige resultater viser en betydelig reduksjon. Men vi har et par andre ideer som vi tror kan redusere refleksjonsevnen ytterligere, den mest lovende er en parasoll som fungerer på samme måte som en terrasseparaply eller en solskjerm, men for satellitten. Alternativet for solskjerming er planlagt for en fremtidig Starlink-lansering. Og alt dette arbeidet pågår, og vi vil fortsette å rapportere resultater tilbake etter hvert som vi mottar dem.
Wade Roush: Så, Ramin, det føles som om det større problemet her er at vi bare ikke har et sett med regler for å styre romkommersialisering eller romutvikling. Tror du vi nærmer oss en internasjonal avtale eller en måte å operere på som vil minimere skadene og maksimere fordelene?
Ramin Skibba: Det er et godt spørsmål. Jeg tror både på nasjonalt nivå og internasjonalt nivå må byråer og institusjoner ta etter. Så utviklingen skjer mye raskere enn lover er for å regulere dem. Det er et press for å utvikle lovverk for dette. Men jeg tror det vil ta noen år før noe har en sjanse til å bestå. Og på internasjonalt nivå har De forente nasjoner en gruppe som også jobber med disse spørsmålene. Men til en viss grad, mitt inntrykk, og det kan være feil, men mitt inntrykk er at de internasjonale gruppene på en måte følger USAs ledelse og USA har ikke hatt mye lederskap på dette. Det kommer til å bli press på selskaper for å ta mer hensyn til disse problemene. Men det presset kan komme mer fra offentlig press enn fra politisk press. Så jeg tror det var mer, som nyhetshistorier og folk som klaget over at SpaceX rotet til nattehimmelen deres som påvirket SpaceX. Det er ikke slik at et kongressmedlem eller noen fra Trump-administrasjonen ringte Elon Musk og sa: 'Hei, du må jobbe med dette.'
Wade Roush: Mange miljøvernere snakker om allmenningens tragedie, som går tilbake til en idé fra filosofen Garrett Harden på 1960-tallet. Og jeg tror spesifikt han brukte en metafor om storfe som beiter på en felles jord. Og hvis alle brukte opp sin tildelte del av landet ved å sette ut mer og mer storfe der ute, ville det til slutt ikke vært mer gress. Og så lurer jeg på om du tror det er en viss fare for at den samme situasjonen vil oppstå i verdensrommet. Vil vi ha en tragedie av allmenningen der uregulert tilgang ender opp med å gjøre lav jordbane i utgangspunktet ubrukelig for alle?
Ramin Skibba: Ikke sant. Jeg tror at allmenningens tragedie er en god analogi for denne situasjonen. Du vet, det er begrenset plass. Plassen skal være for alle. Nattehimmelen burde være for alle. Men, ja, hvis alle gjør hva de vil med nattehimmelen, så vil du på et tidspunkt ha satellittkollisjoner som gjør bane rundt jorden i utgangspunktet ubrukelig. Hvis du ender opp med den kaskadeeffekten av kollisjoner, kan det ta mange milliarder dollar og mange tiår, seriøst, før bane med lav jord er brukbar igjen. Det er en situasjon som virkelig bør unngås for enhver pris. Og akkurat nå er det på en måte det ville vesten der oppe.
[Deep Tech-temamusikk]
Wade Roush: Det var alt for denne utgaven av Deep Tech. Dette er en podcast vi lager eksklusivt for MIT Technology Review-abonnenter, for å hjelpe til med å vekke noen av menneskene og ideene du finner på sidene på nettstedet vårt og vårt trykte magasin. Men de fire første episodene dekker vårt årlige 10 banebrytende teknologiproblem, og vi gjør disse episodene gratis for alle.
Deep Tech er skrevet og produsert av meg og redigert av Michael Reilly og Jennifer Strong. Temaet vårt er av Titlecard Music and Sound i Boston. Spesiell takk denne uken til Ramin Skibba, Margot Wohl og Greg Wyler. Jeg er Wade Roush. Takk for at du lyttet, og vi håper å se deg tilbake her for neste episode i slutten av april.