Миниатюрные спутники открывают мир технологических возможностей. Но эксперты говорят, что они ухудшают астрономический ландшафт.
Все мы сегодня смотрим на одни и те же звезды, независимо от того, где находимся на планете. Но эта связь с космосом более глубока, потому что в сравнении с нашими короткими жизнями звезды бессмертны. Шекспир видел те же звезды в тех же созвездиях, что и мы. То же самое видели Галилей, Колумб, Жанна д’Арк, Клеопатра и первые предки человека, которые наверняка с любопытством смотрели вверх. Ночное небо — это не что иное, как наше общее человеческое наследие.
Однако в прошлом году произошло событие, которое может навсегда изменить эту ситуацию. 23 мая 2019 года компания Илона Маска SpaceX запустила 60 небольших спутников. Они стали первыми в «мегаконстелляции» (группировка спутников связи) из тысяч спутников, которые создадут интернет-покрытие на всей планете.
Днем позже, спутниковый наблюдатель из Нидерландов, Марко Лангбрук, снял видео спутников, пролетающих в небе — и то, что он увидел, поразило его.
«Все началось с того, что в поле зрения появились два слабо мигающих объекта. Затем, через несколько десятков секунд, у меня отвисла челюсть, когда в зоне видимости появился „поезд“. Я не мог не кричать.»
— написал он в своем блоге.
С тех пор SpaceX запустила еще сотни спутников Starlink. Пока наблюдение за этими спутниками стало новым хобби для одних, другие обеспокоены культурными последствиями и тем, как это повлияет на наши отношения с ночным небом. Оставшись без контроля, мы, возможно, никогда больше не сможем увидеть безмолвный, неподвижный космос невооруженными глазами. Вместо этого его всегда будут пересекать яркие, созданные человеком предметы.
«Через пару поколений в живых не останется никого, кто помнил бы ночное небо до появления этих спутников. Они вырастут вместе со Starlink и другими предполагаемыми мегаконстелляциями, как часть концепции ночного неба. Я думаю, что это радикальное изменение»
— говорит Элис Горман из Университета Флиндерса, Южная Австралия, пионер в новой области космической археологии и наследия.
«Одна из причин, по которой люди ценят ночное небо, заключается в том, что оно дает ощущение трансцендентности и связи со Вселенной, а также вдохновляет на размышления о смысле жизни и массивном масштабе звезд и галактик. Это опыт, который люди действительно ценят, и утверждают, что право на ночное небо является своего рода фундаментальным»
— уверен Горман.
Этой дискуссии придаёт дополнительную актуальность то, что чем больше исследователи и бизнесмены думают о мегаконстелляциях, тем больше вариантов применения находят: телекоммуникации, навигация, прогнозирование погоды, мониторинг климата и другие наблюдения за Землей, космическая наука.
Во всяком случае, это выдающийся момент в истории изучения и использования космического пространства. Но каковы могут быть последствия?
Мегаконстелляции стали возможны благодаря миниатюризации технологий, и на передовой этого движения находится CubeSat, разработанный Бобом Твиггсом из Стэнфордского университета и Джорди Пуиг-Суари из Калифорнийского политехнического университета в 1990-х годах.
Кубсаты (от англ. CubeSat) — это крошечные спутники, их размеры составляют всего 10×10×10 см.
«Размер был обусловлен размером бэби-бокса Beanie, который случайно оказался у них под рукой»
— говорит Скотт Уильямс, программный директор SRI International, который сам разрабатывал маленькие спутники в конце 1980-х гг. Затем он начал работать с Twiggs над ранними идеями для CubeSats, тогда еще никто не думал о мегаконстелляции.
«Это была образовательная задумка, чтобы привлечь студентов к запуску чего-то в космос в рамках докторской степени», — рассказывает Самсон Фан, старший инженер-исследователь в SRI International.
Традиционно спутники бывают размером с автомобиль, они дороги в изготовлении и проектируются много лет. Цель программы CubeSat заключалась в том, чтобы студенческая команда смогла за несколько лет создать работающий спутник, который мог передавать радиосигнал, подобный первому российскому «Спутник-1». Так первоначальная идея создания образовательного ресурса трансформировалась в грандиозный проект.
Уильямс и его коллега Виктор Агуэро видели сходство с тем, как микрокомпьютеры стали «прорывным событием», которое произвело революцию в технологии. Встал вопрос: можно ли сделать больше с меньшими затратами? Вместо того, чтобы построить спутник стоимостью в триллион долларов, можно ли получить аналогичные возможности от нескольких гораздо более дешевых спутников.
После получения докторской степени Уильямс и Агуэро перешли работать в SRI International, где Уильямс сосредоточился на разработке и эксплуатации малых спутников вообще и CubeSat в частности. Сейчас плоды этих трудов начали проявляться, небольшой спутниковый рынок получил всплеск.
С 1998 по 2012 год было запущено более 120 малых спутников, в последующие два года это число выросло более, чем вдвое. В настоящее время в космос запускается около 500 малых спутников в год, в основном состоящих из блоков Starlink. Они не являются кубсатами, но используют тот же принцип, что и небольшой простой спутник, доступный для массового производства.
В июле, после того как Великобритания отказалась от участия в проекте Galileo Евросоюза из-за Brexit, правительство страны купило долю в размере 400 млн фунтов стерлингов в компании OneWeb, которая планирует запустить собственную группу из 650 небольших спутников для обеспечения Соединенного Королевства интернетом и спутниковой навигацией.
Помимо связи и навигации, малые спутники открывают новый мир для научных исследований. Европейское космическое агентство (ЕКА) теперь имеет специальную команду людей, изучающих, какие миссии вокруг Земли и в космосе реализуются с помощью CubeSats.
Но, несмотря на все плюсы, есть некоторые проблемы с мегаконстелляциями, одна из которых — космический мусор. Если спутники сталкиваются на орбите, они производят облако мусора, которое может уничтожить другие спутники, начиная цепную реакцию, известную как синдром Кесслера. С мегаконстелляциями число спутников на орбите увиличивается и опасность возрастет.
«Внезапно выросла нагрузка на управление космическим движением, которое сейчас находится на ранней стадии существования»
— говорит Хью Льюис, эксперт по космическому мусору из Университета Саутгемптона.
Эта проблема дала о себе знать в сентябре 2019 года, когда один из первых спутников Starlink находился на курсе столкновения со спутником наблюдения Земли ESA Aeolus стоимостью 481 млн евро. Из-за недопонимания между двумя организациями только за пол-орбиты до потенциального столкновения ЕКА вывело свой спутник из опасной зоны.
«Есть много неизвестных и некоторая неопределенность, связанные с космической безопасностю. У нас еще нет правил дорожного движения.»
— добавляет Льюис.
Хорошая новость, заключается в том, что почти все коммерческие космические компании знают об этой проблеме и делают все возможное, чтобы решить её.
Астрономы могут потерять больше остальных от мегаконстелляций, поскольку спутники будут пересекать поле их зрения, мешая собирать данные. Например, обсерватория имени Веры Рубин, финансируемая американцами в Чили, этот гигантский телескоп разрабатывают более 20 лет и стоит он миллионы долларов. Телескоп предназначен для того, чтобы начать глубокое исследование ночного неба в 2022 году, но теперь его астрономы задаются вопросом, как справиться со множеством спутников Starlink, которые будут проноситься по изображениям каждую ночь.