Podcast: Satellitboomen som hotar att täppa till himlen

Yoshi Sodeoka

Deep Tech är en ny podcast för prenumeranter som väcker människorna och idéerna i vår tryckta tidning till liv. Avsnitt släpps varannan vecka. Vi gör de första fyra omgångarna, byggda kring vårt 10 Breakthrough Technologies-problem, tillgängliga gratis.

Varannan vecka, ge eller ta, placerar SpaceX ytterligare 60 Starlink-kommunikationssatelliter i låg omloppsbana om jorden. Dess initiala mål är att skjuta upp 12 000 av dessa små massproducerade satelliter— sex gånger antalet fungerande satelliter som för närvarande är i omloppsbana – med ytterligare 42 000 möjligen att följa. Andra företag som Amazon, Telesat och Planet planerar sina egna satellit-megakonstellationer. Resultatet kan bli en mängd nya rymdbaserade tjänster, från internetuppkoppling till kontinuerlig kartläggning. Men det finns också en växande uppmärksamhet på de potentiella nackdelarna, inklusive en ökad risk för kollisioner som kan sluta med att nedskräpning av låg omloppsbana runt jorden med farligt skräp och göra det oanvändbart. I det här avsnittet av Deep Tech får vi höra från OneWebs grundare Greg Wyler och vetenskapsskribenten och före detta astrofysikern Ramin Skibba om ansträngningar för att minska riskerna.

Visa anteckningar och länkar

Satellit-megakonstellationer, från det tryckta numret för mars-april 2020, sid. 22

Sky’s the limit , från det tryckta numret för mars-april 2020, sid. 30

Antalet satelliter som kretsar runt jorden kan femdubblas under det kommande decenniet, 26 juni 2019

Avskrift av avsnitt

Wade Roush: Långt ovanför våra huvuden kretsar ett par tusen satelliter runt planeten... som hjälper oss att göra saker som att kommunicera, navigera och förutsäga vädret. Det tog årtionden att sätta upp så många satelliter i himlen. Men snart kommer de att få sällskap av tiotusentals till. Det kan förvandla banorna närmast jorden till något som liknar en motorväg vid rusningstid.

Greg Wyler : Vi trodde alla att havet var stort, eller hur? Du kastar bara in dina flaskor där, vem bryr sig? Men det är inte stort. Och alla dessa miljöer spelar på varandra och påverkar varandra. Och du tänker på rymden, den är ganska stor, men föremålen rör sig i 17 000 miles i timmen. Det är mycket täckning varje sekund.

Wade Roush: I den hastigheten finns det inget som heter en fender-bender. En kollision kan generera en katastrofal volym rymdskräp.

Ramin Skibba: Om alla gör vad de vill med natthimlen, då kommer du någon gång att få satellitkollisioner som gör en låg omloppsbana om jorden i princip oanvändbar. Det kan ta många miljarder dollar och många decennier, seriöst, tills en låg omloppsbana om jorden är användbar igen.

Wade Roush: Den nya generationen satelliter kan hjälpa oss att uppnå alla möjliga mål -- som internetuppkoppling för alla på planeten. Problemet är att det inte finns några trafikpoliser där uppe för att sätta och upprätthålla trafikregler. Vi pratade med experterna om hur rymdföretag hanterar bristen på reglering – och vad som kan hända om trängseln i en låg jordbana går över styr.

Jag heter Wade Roush, och det här är Deep Tech.

[Deep Tech-temamusik]

Wade Roush: det kommer inte att dröja länge innan jorden är täckt av ett moln av nya satelliter. Även om det medför nya risker, borde det också ge några enorma fördelar, inklusive tillhandahållande av nya tjänster som bredare trådlös Internetanslutning och nästan kontinuerlig kartläggning av jordens yta. Det är därför redaktörerna för MIT Technology Review beslutade att sätta satellit-megakonstellationer på årets lista över 10 genombrottsteknologier. Och för att skriva om den utvecklingen vände sig tidningen till en San Diego-baserad vetenskapsskribent och före detta astrofysiker, Ramin Skibba.

Wade Roush: Så Ramin, berätta för oss vad en satellit-megakonstellation är.

Ramin Skibba: Höger. Så en satellit-megakonstellation är inte som en konstellation av stjärnor som Ursa Major eller vad som helst. Men det är som en konstellation i den meningen att de är förknippade med varandra. Så du kan ha bara ett par satelliter eller så kan du ha dussintals eller hundratals eller till och med tusentals som alla koordinerar med varandra.

Wade Roush: Hur många konventionella satelliter finns det i omloppsbana och hur många fler kommer? Hur många av dessa konstellationer finns ännu?

Ramin Skibba: Bara för att ge en bollpark siffror, det finns ett par tusen satelliter på himlen. Men vi pratar inte bara om tusentals, utan faktiskt tiotusentals fler satelliter som kommer upp snart. Och så det finns ett par stora aktörer inblandade, som Space X, Planet Labs och One Web. Det är de tre största. Och sedan, naturligtvis, arbetar NASA och Europeiska rymdorganisationen och andra rymdorganisationer också med dessa satellitkonstellationer.

Wade Roush: Enligt Ramin är det som möjliggör allt detta en kombination av tekniska framsteg, såsom mindre elektronik, och en ny generation av jonpropeller som använder små mängder bränsle.

Ramin Skibba: Så du kan göra i en satellit i skokartongstorlek vad du skulle ha behövt göra en resväska i storleken innan. Och det är viktigt eftersom det är billigare att tillverka och billigare att lansera. Nu kan du få plats med, säg, dussintals av dessa satelliter på en enda raket.

Wade Roush: Ett löfte om dessa nya satellitkonstellationer är att de kommer att hjälpa till att ge internetåtkomst till de 3,5 miljarder människor som fortfarande inte har det. Men ingen reglerar verkligen denna revolution. Och ingen tvingar företagen att komma på ett sätt att se till att deras satelliter inte kommer att kollidera i omloppsbana. Utöver det har nationer som Kina, Ryssland, Indien och USA alla testat missiler som är utformade för att spränga satelliter i spillror.

Ramin Skibba: Jag menar, filmen Allvar med Sandra Bullock tog det verkligen hem för vissa människor.

[Ljudklipp från Allvar ]

George Clooney: Houston, uppdatera?

Ed Harris: Nåväl, vi har en kedjereaktion i full gång. Det har bekräftats att det är den oavsiktliga bieffekten av att ryssarna slår en av sina egna satelliter.

Astronaut: De sköt ner sin egen satellit?

George Clooney: Förfoganderätt. Med största sannolikhet har en spion gått dåligt. Nu är det splitter.

Ed Harris: Skräpkedjereaktionen är utom kontroll och expanderar snabbt. Flera satelliter är nere och de fortsätter att falla.

Wade Roush: Ramin säger att vissa aspekter av filmen var väldigt realistiska. 2007 förstörde Kina en av sina egna vädersatelliter i ett test av sin anti-satellitmissilteknologi.

Ramin Skibba: Bara tusentals bitar av skräp skapades av denna enda missil som träffade en enda satellit. Det är inte så svårt att föreställa sig en konflikt i rymden som skapar denna gång inte tusentals, utan till och med miljontals bitar av skräp. Det är verkligen en situation där det någon gång kan bli för mycket skräp. Och just nu är det viktigt att det inte skapas mer skräp. Det borde vara oro nummer ett.

Wade Roush: Vad kan satellitbyggare göra för att i förväg minimera chansen att deras satelliter inte kommer att hamna som rymdskräp?

Ramin Skibba: Så ja, det finns många saker som satellitoperatörer kan göra. Jag skulle säga att Planet Labs är en av de som har varit mycket noggranna med detta. De flesta av deras satelliter, de är i låg omloppsbana om jorden. Och de är designade så att när de inte längre är användbara faller de ner mot jorden och sedan brinner de upp i atmosfären.

Wade Roush: Så de är så låga till att börja med att de i princip garanterat faller tillbaka i atmosfären, bara på grund av friktion eller något?

Ramin Skibba: Det stämmer, ja. Så luftmotstånd saktar ner dessa satelliter. Och så börjar de falla. För satelliter som är högre upp är luftmotståndet så nära ingenting att det inte fungerar. Och i princip har de två alternativ. En av dem är, om det finns ett framdrivningssystem på den satelliten, kan de flytta ner det till en lägre bana och sedan dra samma manöver. Eller om de är så högt upp kan de skjuta upp satelliten till en högre bana. Det kallas en kyrkogårdsbana. Och så när du är så långt från jorden är oddsen för en kollision i princip försumbara.

Wade Roush: Men vad händer när oväntade saker händer? Förra månaden lanserade SpaceX ett uppdrag för att sätta 60 fler av sina små Starlink-kommunikationssatelliter i omloppsbana.

SpaceX lanseringsmeddelande: Fem. Fyra. Tre. Två. Ett. Noll. Tändning. Lyft...

Wade Roush: Detta är en inspelning från företagets webbsändning.

SpaceX lanseringsmeddelande: Och det finns den där livevyn. Så du kan se på din skärm att satelliterna sakta separeras från det andra steget. Och under de närmaste veckorna kommer de att ta avstånd från varandra och så småningom använda sina ombordade jonpropeller för att ta sig till sin sista omloppsbana.

Wade Roush: Det finns nu 360 av dessa satelliter i omloppsbana, av planerade 12 000. Men den mest kända Starlink-satelliten är förmodligen Starlink 44. Förra året, när den ändrade omloppsbana, var en vädersatellit från Europeiska rymdorganisationen tvungen att avfyra sina thrusters för att komma ur vägen. Kanske skulle de aldrig ha slagit. Men det kanske de skulle ha gjort, och när vi förbereder oss för en värld med tiotusentals satelliter på himlen måste det finnas en plan för hur man kan förhindra olyckor.

Greg Wyler: Det är ett mycket intressant rättsområde, och om du gillar rymdrätt eller om du gillar internationell rätt kommer detta att bli ett stort ämne.

Wade Roush: Greg Wyler grundade telekommunikationsföretaget OneWeb. Företaget gick faktiskt i konkurs förra månaden, ett ekonomiskt offer för coronavirus-pandemin. Men fram till dess hade det planer på att skjuta upp 2 000 av sina egna satelliter, och i höstas, på vår EmTech-konferens, pratade Wyler med vår verkställande redaktör Michael Reilly om sina erfarenheter av att försöka bygga en säker megakonstellation även i frånvaro av reglering. Vi kommer att lyssna i flera minuter, för i det här samtalet tog Wyler och Reilly upp flera frågor som visar hur knepigt rymdlag är. Den första: vem är ansvarig om en satellit träffar en annan?

Greg Wyler: Den som än är den startande staten tar ansvar för alla skador de orsakar.

Michael Reilly: Okej.

Greg Wyler: Så i de flesta länder, om du lanserar, måste du teckna en försäkring mot skador du kan orsaka. Så om en satellit träffar något annat, är du ansvarig och staten är ansvarig för vanligtvis kommer företaget inte att kunna betala för skadan, orsaka skadan, storleken på skadan kan vara mycket större än något företag.

Michael Reilly: Säker.

Greg Wyler: Jag menar, kanske Amazon. Och kanske inte ens Amazon, om du tänker på de potentiella pågående skadorna av att ta ut rymdstationen eller något liknande.

Wade Roush: Wyler fortsatte med att förklara att eftersom rymden i huvudsak är oreglerad, designade OneWeb sin satellitkonstellation för att vara vad han kallade 'naturligt säker.'

Greg Wyler: Som att det bokstavligen inte sitter någon vid ratten? Det finns ingen. FCC lade ut en NPRM - ett meddelande om föreslagna regler om rymdskräp. Har inte gjort något åt ​​det. Handel säger 'Vi kommer att ta kontroll', men de har inte tillsynsmyndigheten att ta kontroll. FAA har inte sagt något. De sa att det är över den här gränsen, det är inte vi.’ Så det vi gjorde på OneWeb var rätt i början, jag satte ihop ett team för att hantera rymdskräp och vi designade vår konstellation så att den var naturligt säker. Vad jag menar med naturligt säker är att när satelliterna kretsar så träffar de inte varandra om alla går sönder. Det är en mycket viktig del av det. Nu, om du designar en konstellation som inte är naturligt säker, betyder det att du behöver aktiva manövrar för att inte träffa varandra.

Wade Roush: Även om det inte finns någon FAA för rymd, sa Wyler till Reilly att det faktiskt finns många användbara paralleller med flygtrafikledning i flygvärlden. skulle kunna användas för att undvika kollisioner i rymden. Det är bara...ingen tillämpar dem.

Greg Wyler: Jag är pilot, så van vid att flyga och du har nivåer som du flyger och med tiden har avståndet, det vertikala avståndet blivit smalare och smalare. Så du försöker få bättre vertikala avstånd, närmare och närmare, men du måste ha kunskap om var du är. Du måste ha någon vid kontrollerna. Nu kan man säga att jag ska göra allt automatiserat och göra det i en AI-värld. Jag är inte beredd att göra det i ett flygplan. Och jag är verkligen inte beredd att göra det i satelliter, eftersom jag kanske kan använda AI för att lista ut mina egna saker. Men nu har jag alla dessa andra människor och hur fungerar deras AI-system med mina AI-system, eftersom det inte finns några regler. Tänk om vi båda svänger höger eller vänster eller en svänger höger en svänger vänster eller en går upp eller båda går ner. Så det finns inget kortsiktigt, femårigt sätt att automatisera kollisionsundvikande. Okej? Du kan automatisera kollisionsdiskussioner, du kan automatisera förståelsen av det, men lyser ut kollisionsundvikande – det är inte ens på bordet som en säker möjlighet under de kommande fem åren.

Michael Reilly: Okej, så vad behöver vi göra? Jag är nyfiken på vem som blir trafikpolis, och hur ser trafikpolisen ut när vi inte bara pratar om säg amerikanskt luftrum, vi pratar om låg omloppsbana om jorden.

Greg Wyler: Så det jag hade hoppats skulle hända, i hopp om att USA skulle ta en framåtblickande hållning om detta och senatorer skrev till FCC och sa att du borde göra något. Och många började prata om detta. USA borde skapa en regel, en uppsättning regler, och de borde sedan säga till världen, 'Eftersom vi har många satelliter kommer vi att tvinga detta på våra satellitsystem och vi kommer att be er att anta dessa regler och skapa en internationell överenskommelse om det.” Det hände inte. Och de har en hel uppsättning regler. Du kan leta upp det på hemsidan, men de har inte agerat på det. Men FCC har inte ansvaret för rymden. De är typ ansvariga för licensiering av spektrumrättigheter för att använda rymden, vilket är en sorts grind... Men du kan skjuta upp en satellit som inte använder FCC-spektrum...

Wade Roush: Men även om satellitföretag och regeringar så småningom får grepp om allt detta, säger vetenskapsskribenten Ramin Skibba att det finns ett annat problem med satellit-megakonstellationer. Ju fler satelliter det finns i låg omloppsbana om jorden, desto oftare kommer de i vägen för markbaserade teleskop som tittar på natthimlen.

Ramin Skibba: En hel del astronomer är upprörda över megakonstellationer på grund av hur de påverkar deras observationer. Jag menar, de är tillräckligt ljusa och de är tillräckligt stora för att de kan påverka ett anständigt antal bilder. Och så det är en riktig utmaning för astronomer. Och det är inte bara den tekniska utmaningen. Jag tror att det också är principen i det. De är inte så glada bara över möjligheten att satellitkonstellationer bråkar med sin vetenskap.

Wade Roush: Vi bjöd in SpaceX att delta i denna podcast, och de tackade nej. Men företaget har sagt att det går långt för att se till att dess satelliter inte blir rymdskräp. Starlink-satelliter kan manövrera ur vägen när det finns en detekterbar risk för en kollision, och faktiskt sa företaget att det skulle ha flyttat Starlink 44 ur vägen för ESA vädersatelliten i september förra året, förutom att det fanns en bugg i dess personsökningssystem som hindrade Starlink-operatörer från att se ESA:s varningar. Dessutom säger företaget att åldrande Starlink-satelliter kommer att använda sina framdrivningssystem ombord för att kretsa innan de dör, och att även om framdrivningen misslyckas är satelliterna i en så låg omloppsbana att de skulle falla tillbaka till jorden inom en till fem år i alla fall. Och på frågan om hur satelliterna ska kunna störa markbaserad astronomi, här är vad SpaceX-sändaren hade att säga under webbsändningen av den 18 mars Starlink-uppskjutningen som du hörde tidigare.

SpaceX lanseringsmeddelande: En snabb uppdatering. Som många av er vet har vi kört ett antal tester för att minska reflektionsförmågan hos Starlink-satelliterna på väg till omloppsbana. Det första av dessa test är att använda färg för att mörka delar av satelliten. Preliminära resultat visar på en betydande minskning. Men vi har ett par andra idéer som vi tror skulle kunna minska reflektionsförmågan ytterligare, den mest lovande är ett solskydd som skulle fungera på samma sätt som ett uteplatsparaply eller ett solskydd, men för satelliten. Solskyddsalternativet är planerat för en framtida Starlink-lansering. Och alla dessa ansträngningar pågår, och vi kommer att fortsätta att rapportera resultat när vi får dem.

Wade Roush: Så, Ramin, det känns som att den större frågan här är att vi helt enkelt inte har en uppsättning regler för att styra rymdkommersialisering eller rymdutveckling. Tror du att vi närmar oss något slags internationellt avtal eller något sätt att arbeta som minimerar skadorna och maximerar fördelarna?

Ramin Skibba: Det är en bra fråga. Jag tror att både på nationell nivå och internationell nivå måste byråer och institutioner komma ikapp. Så utvecklingen sker mycket snabbare än vad lagar gör för att reglera dem. Det finns en drivkraft för att utveckla lagstiftning för detta. Men jag tror att det kommer att ta några år innan något har en chans att gå över. Och på internationell nivå har Förenta Nationerna en grupp som också arbetar med dessa frågor. Men i viss mån, mitt intryck, och det kan vara fel, men mitt intryck är att de internationella grupperna liksom följer USA:s ledning och USA har inte haft en hel del ledarskap i detta. Det kommer att finnas press på företag att ägna mer uppmärksamhet åt dessa frågor. Men det trycket kan komma mer från allmänhetens tryck än från politiskt tryck. Så jag tror att det var mer, som nyhetshistorier och folk som klagade på att SpaceX förstörde deras natthimlen som påverkade SpaceX. Det är inte som att en kongressmedlem eller någon från Trump-administrationen ringde upp Elon Musk och sa: 'Hej, du måste jobba med det här.'

Wade Roush: Många miljöpartister talar om allmänningens tragedi, som går tillbaka till en idé från filosofen Garrett Harden på 1960-talet. Och jag tror specifikt att han använde en metafor om nötkreatur som betar på en vanlig mark. Och om alla använde sin tilldelade del av marken genom att sätta ut fler och fler boskap där så skulle det till slut inte finnas mer gräs. Och så jag undrar om du tror att det finns någon fara att samma situation kommer att inträffa i rymden. Kommer vi att ha en tragedi av allmänningen där oreglerad tillgång slutar med att låg jordomloppsbana i princip blir oanvändbar för alla?

Ramin Skibba: Höger. Jag tror att allmänningens tragedi är en bra analogi för denna situation. Du vet, det finns begränsat utrymme. Utrymmet ska finnas för alla. Natthimlen borde vara för alla. Men, ja, om alla gör vad de vill med natthimlen, då kommer du någon gång att få satellitkollisioner som gör en låg omloppsbana om jorden i princip oanvändbar. Om du slutar med den kaskadeffekten av kollisioner kan det ta många miljarder dollar och många decennier, på allvar, tills en låg omloppsbana om jorden är användbar igen. Det är en situation som verkligen bör undvikas till varje pris. Och just nu är det typ vilda västern där uppe.

[Deep Tech-temamusik]

Wade Roush: Det var allt för den här upplagan av Deep Tech. Det här är en podcast som vi gör exklusivt för MIT Technology Review-prenumeranter, för att hjälpa till att väcka liv till några av de människor och idéer som du hittar på sidorna på vår webbplats och vår tryckta tidning. Men de första fyra avsnitten täcker vårt årliga 10 genombrottsteknologiproblem, och vi gör dessa avsnitt gratis för alla.

Deep Tech är skriven och producerad av mig och redigerad av Michael Reilly och Jennifer Strong. Vårt tema är av Titlecard Music and Sound i Boston. Särskilt tack denna vecka till Ramin Skibba, Margot Wohl och Greg Wyler. Jag är Wade Roush. Tack för att du lyssnade, och vi hoppas att se dig tillbaka här för vårt nästa avsnitt i slutet av april.

Dölj