Супутникові мегасузірʼя дедалі частіше стають темою тривожних прогнозів. Вони приносять швидкий інтернет і нові послуги, але водночас можуть зробити навколоземний простір практично непридатним для польотів. На це знову звертає увагу нова робота Гʼю Г. Льюїса (Hugh G. Lewis) з Університету Бірмінгема, опублікована як препринт на arXiv і описана виданням Universe Today.
Синдром Кесслера в епоху «розумних» супутників
Синдром Кесслера — це сценарій, за якого зіткнення супутників породжують уламки, що спричиняють нові зіткнення, запускаючи лавину фрагментів. Концепцію ще десятиліття тому сформулювали Дональд Кесслер (Donald Kessler) та Філіп Анц-Мідор (Phillip Anz-Meador), але їхні моделі спиралися на «пасивні» апарати, які не маневрують для уникнення зближень.
Сучасні супутники діють інакше: вони активно ухиляються від потенційних зіткнень, постійно поповнюються новими апаратами замість виведених з експлуатації, а їхня форма впливає на те, як швидко вони гальмуються в атмосфері. Усе це робить старі моделі нестачними для оцінки реальних ризиків.
Мета роботи Льюїса — оновити ці рамки, врахувавши реальну поведінку нинішніх і запланованих мегасузірʼїв. Нова модель включає активне уникнення зіткнень, темпи поповнення сузірʼїв та профілі деорбітації з урахуванням геометрії апаратів.
Три режими: стабільно, нестабільно чи неконтрольований «розгін»
Дослідник проаналізував чотирнадцять запланованих або частково розгорнутих сузірʼїв (і ще два за окремих припущень) і розподілив їх на три категорії:
- Нижче порогів (сталі, sustainable) — кількість уламків з часом зменшується;
- Перевищують поріг нестабільності — уламки накопичуються до певного рівня, а потім система виходить на крихку рівновагу;
- Перевищують поріг «runaway» — фрагменти зростають практично без обмежень, що фактично гарантує реалізацію синдрому Кесслера.
За результатами аналізу, понад половина розглянутих мегасузірʼїв опинилася вище порогів нестабільності або навіть у зоні «runaway». Якщо всі вони будуть затверджені регуляторами та реалізовані у нинішньому вигляді, на орбіті можуть опинитися буквально мільйони супутників, які заблокують ключові орбітальні шари.
Наслідок такого сценарію — «орбітальний затор», коли безпечні вікна для запусків і маневрів різко скорочуються, а людство ризикує втратити статус космічної цивілізації через власне сміття.
Найнебезпечніші та відносно безпечні проєкти
Серед найбільш проблемних Льюїс виділяє кілька мегасузірʼїв, що перевищують поріг безконтрольного зростання уламків. Це, зокрема, проєкт SpaceX Starmind із планом розгорнути близько 1 000 000 орбітальних дата-центрів з ШІ, а також Project Sunrise від Blue Origin.
До цієї ж категорії потрапляє й китайське сузірʼя Guowang із приблизно 13 000 супутників, яке вже має регуляторне схвалення в Китаї. Усі три системи, за оцінкою автора, знаходяться вище «нескінченного» порогу runaway, тобто їхній внесок у фрагментацію орбіти з часом лише посилюватиметься.
Водночас є й приклади відносно кращих рішень. До «сталіших» за новою метрикою належать, наприклад, мобільна супутникова служба Starlink із приблизно 15 000 апаратів та сузірʼя TeraWave від Blue Origin. Вони працюють на нижчих орбітах, де атмосферне гальмування сильніше, а отже уламки та відпрацьовані супутники швидше сходять з орбіти.
Однак навіть порівняно невелике сузірʼя Eutelsat Next із 528 запланованими супутниками перевищує поріг нестабільності. Причина — вищі орбіти, де щільність атмосфери менша, і будь-яке сміття залишається на траєкторії значно довше.
Моделі без урахування реального «сміттєвого фону»
Особливо тривожний момент у роботі Льюїса — усі оцінки проводилися для кожного сузірʼя окремо. Модель не враховувала взаємодію між різними мегасузірʼями, які можуть працювати на близьких висотах, а також не включала десятки тисяч уже наявних уламків на орбіті.
Не бралися до уваги й ненавмисні відмови супутників, які, як визнає будь-який інженер, неминучі й лише погіршують ситуацію. У реальності це означає, що реальний ризик може бути ще вищим, ніж показує оновлена модель.
На думку Льюїса, нинішні регулятори зазвичай оцінюють ризики сміття, виходячи з характеристик одного супутника, а не з урахуванням того, що таких апаратів можуть бути сотні тисяч або навіть мільйони. Такий підхід ігнорує системний ефект мегасузірʼїв на стабільність орбіти та майбутнє людства в космосі.
Регулювання відстає, час спливає
Автор статті наголошує: попри дедалі переконливіші наукові попередження, глобальної стратегії управління низькою навколоземною орбітою досі немає. Поки є можливість обговорювати проблему, дослідники й далі «бʼють на сполох», закликаючи впорядкувати регулювання до того, як кількість супутників перетне критичний поріг.
Часу на це небагато. Якщо нинішні плани мегасузірʼїв будуть реалізовані без суттєвих змін, людство може опинитися в ситуації, коли навіть найкращі технології уникнення зіткнень не зможуть компенсувати накопичений хаос на орбіті.
Додатково до статті доступне відео-обговорення проблеми мегасузірʼїв та синдрому Кесслера, яке можна переглянути за посиланням: .