Тысячи спутников скоро выйдут на орбиту Земли. Это требует более строгих правил для предотвращения космических катастроф

В последние годы спутники стали меньше, дешевле и проще в изготовлении из готовых коммерческих компонентов. Некоторые даже весят всего один грамм. Это означает, что больше людей могут позволить себе отправить их на орбиту. Теперь операторы спутников начали запускать на орбиту вокруг Земли мега-созвездия – группы из сотен или даже тысяч небольших спутников, работающих вместе.

Вместо одного большого спутника группы небольших спутников могут обеспечить охват сразу всей планеты. Гражданские, военные и частные операторы все чаще используют группировки для создания глобального и непрерывного покрытия Земли. Созвездия могут выполнять множество функций, включая мониторинг климата, управление стихийными бедствиями или цифровую связь, например, спутниковую широкополосную связь.

Фото: http://mediasat.info/

Но для покрытия всей планеты маленькими спутниками их нужно много. Вдобавок ко всему, они должны вращаться по орбите вблизи поверхности Земли, чтобы уменьшить прерывание покрытия и задержки связи. Это означает, что они занимают уже занятую область космоса, называемую низкой околоземной орбитой, пространство от 100 до 2000 км над поверхностью Земли. Поэтому есть много проблем, связанных с выводом на орбиту такого количества спутников, от опасности космического мусора до препятствия нашему обзору ночного неба. Но переход к мега-созвездиям также является проблемой для глобального управления космическим пространством.

Сегодня на орбите Земли находится почти 3000 активных спутников, и в ближайшие годы это будет космическая ракета. Европейская комиссия, например, недавно объявила о планах по запуску тысяч спутников на орбиту вокруг Земли, добавив к растущему списку запланированных запусков мегагонстоз. Поскольку компании и правительства во всем мире продолжают преследовать мега-созвездия, критически важно, чтобы структура управления могла поддерживать рост активности. Есть ряд важных проблем, которые необходимо учитывать.

1. Определение

Спутники регулируются на национальном уровне и посредством лицензирования в соответствии с принципами Договора по космосу 1967 года. Хотя в договоре нет терминов «созвездие» или «мега-созвездие», они считаются космическими объектами, как и все другие спутники. Поскольку процедуры и правила различаются от страны к стране, проблема заключается в том, как управлять мегагонстелляциями, не создавая правовой фрагментации. Обязательно, чтобы тема обсуждалась на международном уровне.

Тем не менее, в настоящее время нет юридически обязывающего определения для спутниковой группировки, как и для нового термина «мега-созвездие». Неизвестно, сколько именно спутников составляют мега-созвездие, и каждая страна может считать, что этот термин означает что-то свое. Ясность на международном уровне могла бы проложить путь к созданию руководящих принципов специально для мега-созвездий, которые могли бы помочь безопасному и устойчивому использованию низкой околоземной орбиты.

2. Перегрузка

Большинство спутников на низкой околоземной орбите работают на высоте от 600 до 800 км над уровнем моря. Это считается густонаселенным районом, так как там уже много спутников. Маленькие спутники имеют более короткий срок службы, чем более крупные спутники, которые обычно вращаются на низкой околоземной орбите.

Фото: https://newizv.ru/

Однако удаление спутников может занять до 150 лет, если они снова войдут в атмосферу и сгорят, если они находятся на высоте около 750 км над уровнем моря. Некоторые удаляются целенаправленно посредством контролируемого повторного входа, а другие предназначены для неконтролируемого падения. Операторы спутников и крупных группировок должны рассмотреть способы уменьшения количества мусора, создаваемого этими спутниками, сверх обычной процедуры, чтобы поддерживать устойчивое использование низкой околоземной орбиты. А учитывая количество планируемых будущих мега-созвездий, пространство вокруг Земли, называемое низкой околоземной орбитой, может легко стать ограниченным ресурсом.

3. Радиочастотный спектр

Это верно не только в отношении физического пространства, но и использования радио. Для связи спутники используют радиочастотный спектр. С увеличением количества мега-созвездий существует опасность того, что операторы будут «складировать» радиочастоты, накапливая их до того, как они действительно понадобятся.

Чтобы предотвратить это, специализированное учреждение Организации Объединенных Наций по использованию спутникового радиочастотного спектра недавно обновило свою нормативно-правовую базу, решив этот вопрос отдельно от других космических норм. Мега-созвездия будут помещены на гибкую временную шкалу, и им будет разрешено использовать только те частоты, которые им нужны в данный момент.

4. Предотвращение столкновений и отслеживание

Если низкая околоземная орбита станет переполненной спутниками и мега-созвездиями, избежать столкновений станет труднее. В сентябре 2019 года Европейскому космическому агентству пришлось запустить ракеты-носители на одном из своих спутников, чтобы не мешать другому спутнику, иначе они бы столкнулись.

По мере того как орбита становится более загруженной, может потребоваться больше маневров по предотвращению столкновений и улучшение связи между операторами спутников. Национальные усилия по слежению за спутниками и маневрированию по предотвращению столкновений предпринимаются, в основном, в Соединенных Штатах. Система предупреждает операторов спутников о возможных путях столкновения и позволяет корректировать курс, где это возможно.

Фото: http://smartnews.ru/

Путь вперед

Будем надеяться, что мега-созвездия будут обсуждаться государствами-членами в ООН, как только они смогут это сделать. Хотя работа в комитете может быть медленной и в высшей степени политизированной, международные руководящие принципы наряду с национальными процедурами лицензирования должны включать дополнительные соображения для мегагонстеллитов.

Созвездия и мега-созвездия на низкой околоземной орбите имеют огромные преимущества для социально-экономических и экологических целей. В связи с этим, похоже, что количество созвездий в ближайшем будущем увеличится. Чтобы избежать возникновения проблем, правила и определения, относящиеся к мега-созвездиям, должны быть четко сформулированы в международном масштабе.