Увеличение количества спутников на орбите стало неизбежным из-за роста спроса на спутниковые снимки. Такие данные используют во многих отраслях – от анализа состояния сельского хозяйства до исследования социально-экономических процессов. Однако каждый новый аппарат повышает риск столкновений и образования обломков в космосе. Об этом пишет Universetoday.
Смотрите также Почему мы не нашли инопланетян: новое исследование дает тревожный ответ
Почему больше меньших спутников может быть безопаснее?
Исследователи во главе с Джоном Макинтошем из Манчестерского университета в статье в журнале Advanced in Space Research проанализировали, как дизайн спутниковых миссий может помочь уменьшить эти риски.
В работе авторы исходили из нескольких предположений. Во-первых, для эффективного мониторинга Земли спутниковые изображения должны иметь разрешение примерно 0,5 метра на пиксель. Такой уровень детализации позволяет отслеживать даже незначительные изменения, например в лесном покрове или застройке.
Во-вторых, предполагается использование оптических систем, работающих в видимом спектре света. Другие технологии, например синтетическая апертурная радиолокация, имеют свои преимущества, но оптические системы лучше подходят для анализа того, что именно происходит на поверхности.
Как пишет letspace, размер оптической системы зависит от высоты орбиты и необходимого разрешения. Чем выше орбита или точнее снимки нужны, тем больший телескоп должен быть установлен на спутнике.
Например, если переместить спутник с орбиты 300 км на орбиту 750 км, диаметр апертуры оптической системы возрастет с примерно 0,33 м до 0,83 м. С увеличением апертуры резко возрастает и масса аппарата. В космической технике это особенно критично, ведь большая масса означает потребность в большем количестве горючего для поддержания орбиты.
В результате масса спутника может увеличиться с примерно 107 кг на орбите 300 км до около 1360 кг на высоте 750 км при одинаковых возможностях наблюдения.
Более высокая орбита имеет одно преимущество – большую площадь обзора. Например, созвездие спутников на высоте 750 км может обеспечить наблюдение за любой точкой Земли в течение часа, используя всего 10 аппаратов. Для орбиты 300 км понадобилось бы примерно 22 меньших спутника.
На первый взгляд это делает большие спутники на высоких орбитах более привлекательными. Но у такого подхода есть существенный недостаток.
Большие аппараты имеют большую площадь сечения, а следовательно более высокую вероятность столкновения с космическим мусором. Особенно опасными являются орбиты на высоте примерно 850–950 км. Именно там раньше часто размещались так называемые солнечно-синхронные орбиты, где сегодня накопилось много обломков.
На более низких орбитах ситуация другая. Атмосферное сопротивление постепенно снижает орбиты обломков и спутников, из-за чего они быстрее сходят с орбиты и сгорают в атмосфере. Именно по этой причине компания SpaceX недавно переместила часть спутников Starlink с высоты около 550 км на орбиту около 480 км.
Еще один риск заключается в том, что большие спутники создают больше обломков в случае столкновения. Уничтожение такого аппарата может породить значительное облако мусора, которое повышает вероятность новых аварий.
В итоге исследователи пришли к выводу, что меньшие спутники на более низких орбитах могут быть более безопасной альтернативой. Хотя их нужно больше, они меньше рискуют столкнуться с обломками и создают меньше космического мусора в случае аварии.
Сейчас в мире нет единых глобальных правил по размещению спутников на орбите. Авторы исследования отмечают, что если такие нормы появятся, подобные научные работы должны учитываться при их разработке.