211service.com
Podcast: De satellietboom die de lucht dreigt te verstoppen
Yoshi Sodeoka
Deep Tech is een nieuwe podcast voor alleen abonnees die de mensen en ideeën in ons gedrukte tijdschrift tot leven brengt. Afleveringen worden elke twee weken uitgebracht. We stellen de eerste vier afleveringen, gebouwd rond onze 10 Breakthrough Technologies-uitgave, gratis beschikbaar.
Elke twee weken, of het nu gaat om het geven of nemen, plaatst SpaceX nog eens 60 Starlink-communicatiesatellieten in een lage baan om de aarde. Het oorspronkelijke doel is om 12.000 van deze kleine in massa geproduceerde satellieten te lanceren. zes keer het aantal werkende satellieten dat momenteel in een baan om de aarde is, met mogelijk nog eens 42.000. Andere bedrijven zoals Amazon, Telesat en Planet plannen hun eigen mega-satellietconstellaties. Het resultaat zou een mengelmoes van nieuwe ruimtegebaseerde diensten kunnen zijn, van internetconnectiviteit tot continue mapping. Maar er is ook steeds meer aandacht voor de mogelijke nadelen, waaronder een verhoogd risico op botsingen die ertoe kunnen leiden dat een lage baan om de aarde wordt bezaaid met gevaarlijk puin en het onbruikbaar maakt. In deze aflevering van Deep Tech horen we van OneWeb-oprichter Greg Wyler en wetenschapsschrijver en voormalig astrofysicus Ramin Skibba over inspanningen om de gevaren te beperken.
Toon notities en links
Satelliet-mega-constellaties, uit het gedrukte nummer maart-april 2020, p. 22
Sky's the limit, uit het gedrukte nummer van maart-april 2020, p. 30
Het aantal satellieten in een baan om de aarde zou de komende tien jaar kunnen vervijfvoudigen, 26 juni 2019
Afleveringstranscript
Wade Rous: Ver boven onze hoofden cirkelen een paar duizend satellieten om de planeet... die ons helpen dingen te doen zoals communiceren, navigeren en het weer voorspellen. Het kostte tientallen jaren om zoveel satellieten de lucht in te sturen. Maar binnenkort zullen er nog tienduizenden bij komen. Het zou de banen die zich het dichtst bij de aarde bevinden, in de spits kunnen veranderen in zoiets als een snelweg.
Greg Wyler : We dachten allemaal dat de oceaan groot was, toch? Je gooit gewoon je flessen erin, wat maakt het uit? Maar het is niet groot. En al deze omgevingen spelen op elkaar en beïnvloeden elkaar. En je denkt aan de ruimte, het is nogal groot, maar de objecten bewegen met een snelheid van 17.000 mijl per uur. Dat is veel dekking per seconde.
Wade Rous: Bij die snelheid bestaat er niet zoiets als een spatbordbuiger. Eén botsing kan een catastrofale hoeveelheid ruimteschroot genereren.
Ramin Skibba: Als iedereen doet wat ze willen met de nachtelijke hemel, dan krijg je op een gegeven moment satellietbotsingen die een lage baan om de aarde in principe onbruikbaar maken. Het kan vele miljarden dollars en vele decennia duren, serieus, totdat een lage baan om de aarde weer bruikbaar is.
Wade Rous: De nieuwe generatie satellieten kan ons helpen allerlei doelen te bereiken, zoals internetconnectiviteit voor iedereen op de planeet. Het probleem is dat er geen verkeersagenten zijn om verkeersregels op te stellen en te handhaven. We spraken met de experts over hoe ruimtevaartbedrijven omgaan met het gebrek aan regelgeving - en wat er zou kunnen gebeuren als de congestie in een lage baan om de aarde uit de hand loopt.
Ik ben Wade Roush en dit is Deep Tech.
[Deep Tech themamuziek]
Wade Rous: het zal niet lang meer duren voordat de aarde is gehuld in een wolk van nieuwe satellieten. Hoewel dat nieuwe risico's met zich meebrengt, zou het ook een aantal enorme voordelen moeten opleveren, waaronder het bieden van nieuwe diensten zoals een bredere draadloze internetverbinding en bijna continu in kaart brengen van het aardoppervlak. Daarom heeft de redactie van MIT Technology Review besloten om mega-satellietconstellaties dit jaar op de lijst van 10 doorbraaktechnologieën te plaatsen. En om over die ontwikkeling te schrijven, wendde het tijdschrift zich tot een in San Diego wonende wetenschapsschrijver en voormalig astrofysicus, Ramin Skibba.
Wade Rous: Dus, Ramin, vertel ons wat een mega-satellietconstellatie is.
Ramin Skibba: Rechts. Dus een mega-satellietconstellatie is niet zoals een sterrenbeeld zoals de Grote Beer of wat dan ook. Maar het is als een sterrenbeeld in de zin dat ze met elkaar geassocieerd zijn. Dus je zou maar een paar satellieten kunnen hebben of je zou tientallen of honderden of zelfs duizenden kunnen hebben die allemaal met elkaar samenwerken.
Wade Rous: Hoeveel conventionele satellieten zijn er in een baan om de aarde en hoeveel komen er nog? Hoeveel van deze sterrenbeelden zijn er al?
Ramin Skibba: Om maar een idee te geven van de cijfers: er zijn een paar duizend satellieten in de lucht. Maar we hebben het niet alleen over duizenden, maar echt over tienduizenden andere satellieten die binnenkort verschijnen. En dus zijn er een paar grote spelers bij betrokken, zoals Space X, Planet Labs en One Web. Dat zijn de drie grootste. En dan werken natuurlijk ook NASA en de European Space Agency en andere ruimteagentschappen aan deze satellietconstellaties.
Wade Rous: Volgens Ramin is dit alles mogelijk door een combinatie van technische vooruitgang, zoals kleinere elektronica, en een nieuwe generatie ionenmotoren die kleine hoeveelheden brandstof verbruiken.
Ramin Skibba: U kunt dus in een satelliet ter grootte van een schoenendoos doen wat u voorheen in een koffer ter grootte van een koffer nodig had. En dat is belangrijk, want het is goedkoper om te maken en goedkoper om te lanceren. Nu kun je bijvoorbeeld tientallen van deze satellieten op een enkele raket passen.
Wade Rous: Een van de beloften van deze nieuwe satellietconstellaties is dat ze de 3,5 miljard mensen die het nog steeds niet hebben, toegang tot internet zullen geven. Maar niemand reguleert deze revolutie echt. En niemand dwingt de bedrijven om een manier te bedenken om ervoor te zorgen dat hun satellieten niet in een baan om de aarde botsen. Bovendien hebben landen als China, Rusland, India en de Verenigde Staten allemaal raketten getest die zijn ontworpen om satellieten aan gruzelementen te blazen.
Ramin Skibba: Ik bedoel, de film Zwaartekracht met Sandra Bullock bracht het voor sommige mensen echt mee naar huis.
[Audioclip van Zwaartekracht ]
George Clooney: Houston, update?
Ed Harris: Wel, we hebben een volledige kettingreactie. Er is bevestigd dat het de onbedoelde bijwerking is van de Russen die een van hun eigen satellieten raken.
Astronaut: Hebben ze hun eigen satelliet neergeschoten?
George Clooney: Recht van beschikking. Hoogstwaarschijnlijk een spion die slecht is geworden. Nu is het granaatscherven.
Ed Harris: De kettingreactie van puin loopt uit de hand en breidt zich snel uit. Meerdere satellieten zijn uitgevallen en ze blijven vallen.
Wade Rous: Ramin zegt dat sommige aspecten van de film erg realistisch waren. In 2007 vernietigde China een van zijn eigen weersatellieten bij een test van zijn anti-satellietrakettechnologie.
Ramin Skibba: Slechts duizenden stukjes puin werden gecreëerd door deze enkele raket die een enkele satelliet raakte. Het is niet zo moeilijk om je een conflict in de ruimte voor te stellen dat deze keer niet duizenden, maar zelfs miljoenen stukjes puin veroorzaakt. Het is echt een situatie waarin er op een gegeven moment te veel puin kan zijn. En dus is het op dit moment van cruciaal belang dat er niet meer puin wordt gemaakt. Dat zou zorg nummer één moeten zijn.
Wade Rous: Wat kunnen satellietbouwers doen om bij voorbaat de kans te verkleinen dat hun satellieten niet als ruimteafval eindigen?
Ramin Skibba: Dus ja, er zijn veel dingen die satellietoperators kunnen doen. Ik zou zeggen dat Planet Labs een van degenen is die hier zeer gewetensvol mee omgaat. De meeste van hun satellieten bevinden zich in een lage baan om de aarde. En ze zijn zo ontworpen dat wanneer ze niet langer bruikbaar zijn, ze naar de aarde vallen en dan verbranden in de atmosfeer.
Wade Rous: Dus ze zijn zo laag om mee te beginnen dat ze in principe gegarandeerd terugvallen in de atmosfeer, alleen vanwege wrijving of zoiets?
Ramin Skibba: Dat klopt, ja. Dus luchtweerstand vertraagt deze satellieten. En dan beginnen ze te vallen. Voor satellieten die hoger gelegen zijn, is de luchtweerstand zo dicht bij niets dat dat niet zal werken. En eigenlijk hebben ze twee opties. Een daarvan is dat als er een voortstuwingssysteem op die satelliet zit, ze het naar een lagere baan kunnen brengen en dan dezelfde manoeuvre kunnen uitvoeren. Of als ze zo hoog zijn, kunnen ze de satelliet naar een hogere baan duwen. Het wordt een kerkhofbaan genoemd. En dus als je zo ver van de aarde bent, is de kans op een botsing in principe verwaarloosbaar.
Wade Rous: Maar wat als er onverwachte dingen gebeuren? Vorige maand lanceerde SpaceX een missie om nog 60 van zijn kleine Starlink-communicatiesatellieten in een baan om de aarde te brengen.
SpaceX lancering omroeper: Vijf. Vier. Drie. Twee. Een. Nul. Ontsteking. Opstijgen…
Wade Rous: Dit is een opname van de webcast van het bedrijf.
SpaceX lancering omroeper: En daar is dat livebeeld. U kunt dus op uw scherm zien dat de satellieten zich langzaam losmaken van de tweede trap. En de komende weken zullen ze afstand van elkaar nemen en uiteindelijk hun ingebouwde ionenmotoren gebruiken om hun weg naar hun definitieve baan te vinden.
Wade Rous: Er zijn nu 360 van deze satellieten in een baan om de aarde, op een geplande 12.000. Maar de beroemdste Starlink-satelliet is waarschijnlijk Starlink 44. Vorig jaar, toen deze van baan veranderde, moest een weersatelliet van het Europees Ruimteagentschap zijn stuwraketten afvuren om uit de weg te gaan. Misschien hadden ze nooit geslagen. Maar misschien zouden ze dat wel hebben gedaan, en terwijl we ons voorbereiden op een wereld met tienduizenden satellieten in de lucht, moet er een plan zijn om ongelukken te voorkomen.
Greg Wyler: Het is een heel interessant rechtsgebied, en als je van ruimterecht of internationaal recht houdt, wordt dit een groot onderwerp.
Wade Rous: Greg Wyler richtte telecommunicatiebedrijf OneWeb op. Het bedrijf ging vorige maand zelfs failliet, een economisch slachtoffer van de coronaviruspandemie. Maar tot die tijd had het plannen om 2.000 van zijn eigen satellieten te lanceren, en afgelopen herfst, tijdens onze EmTech-conferentie, sprak Wyler met onze hoofdredacteur Michael Reilly over zijn ervaringen met het bouwen van een veilige megaconstellatie, zelfs als er geen regelgeving was. We gaan een paar minuten luisteren, want in dit gesprek hebben Wyler en Reilly verschillende vragen behandeld die laten zien hoe lastig de ruimtewet is. De eerste: wie is aansprakelijk als de ene satelliet een andere raakt?
Greg Wyler: Wie de lanceerstaat ook is, neemt de verantwoordelijkheid voor alle schade die ze veroorzaken.
Michael Reilly: Oke.
Greg Wyler: Dus in de meeste landen, als je start, moet je een verzekering afsluiten tegen schade die je zou kunnen veroorzaken. Dus als een satelliet iets anders raakt, ben jij aansprakelijk en is de staat aansprakelijk, omdat het bedrijf meestal niet in staat is om de schade te betalen, de schade te veroorzaken, de omvang van de schade kan veel groter zijn dan welk bedrijf dan ook.
Michael Reilly: Zeker wel.
Greg Wyler: Ik bedoel, misschien Amazon. En misschien niet eens Amazon, als je nadenkt over de mogelijke voortdurende schade van het uitschakelen van het ruimtestation of iets dergelijks.
Wade Rous: Wyler legde verder uit dat, omdat de ruimte in wezen ongereguleerd is, OneWeb zijn satellietconstellatie heeft ontworpen om te zijn wat hij 'van nature veilig' noemde.
Greg Wyler: Alsof er letterlijk niemand aan het stuur zit, toch? Er is niemand. De FCC heeft een NPRM uitgebracht - een kennisgeving van voorgestelde regelgeving over ruimteschroot. Heb er niets aan gedaan. De handel zegt: 'We gaan de controle overnemen', maar ze hebben niet de regelgevende bevoegdheid om de controle over te nemen. De FAA heeft niets gezegd. Ze zeiden dat dat boven deze lijn ligt, wij zijn het niet.' Dus wat we bij OneWeb deden, was in het begin goed, ik stelde een team samen om ruimtepuin aan te pakken en we hebben onze constellatie zo ontworpen dat het van nature veilig was. Wat ik bedoel met natuurlijk veilig is dat als de satellieten in een baan om de aarde draaien, ze elkaar niet raken als ze allemaal breken. Het is een heel belangrijk onderdeel ervan. Als je een sterrenbeeld ontwerpt dat van nature niet veilig is, betekent dit dat je actieve manoeuvres nodig hebt om elkaar niet te raken.
Wade Rous: Ook al is er geen FAA voor de ruimte, Wyler vertelde Reilly dat er eigenlijk veel nuttige parallellen zijn met de luchtverkeersleiding in de luchtvaartwereld die zou kunnen worden toegepast op het beheer van het vermijden van botsingen in de ruimte. Het is gewoon... niemand past ze toe.
Greg Wyler: Ik ben een piloot, zo gewend om te vliegen en je hebt niveaus waarop je vliegt en na verloop van tijd is de afstand, de verticale afstand kleiner en smaller geworden. Dus je probeert een betere verticale afstand te krijgen, steeds dichterbij, maar je moet weten waar je bent. Je moet iemand aan het stuur hebben. Nu zou je kunnen zeggen, ik ga het allemaal geautomatiseerd doen en in een AI-wereld. Ik ben niet bereid om dat in een vliegtuig te doen. En ik ben zeker niet bereid om dat in satellieten te doen, omdat ik misschien AI kan gebruiken om mijn eigen dingen uit te zoeken. Maar nu heb ik al die andere mensen en hoe werken hun AI-systemen met mijn AI-systemen, aangezien er geen regels zijn. Wat als we allebei naar rechts of links draaien of de een naar rechts gaat, de ander naar links gaat of de een omhoog gaat of beide omlaag. Er is dus geen kortetermijn- of vijfjarige manier om het vermijden van botsingen te automatiseren. Oke? Je kunt discussies over botsingen automatiseren, je kunt het begrip ervan automatiseren, maar het vermijden van botsingen verdoezelt - dat ligt niet eens op tafel als een veilige mogelijkheid in de komende vijf jaar.
Michael Reilly: Oké, dus wat moeten we doen? Ik ben benieuwd wie verkeersagent wordt, en hoe de verkeersagent eruitziet als we het niet alleen hebben over bijvoorbeeld het Amerikaanse luchtruim, maar over een lage baan om de aarde.
Greg Wyler: Dus wat ik had gehoopt zou gebeuren, in de hoop dat de VS hierover een vooruitziende houding zouden aannemen en senatoren schreven in de FCC en zeiden dat je iets moest doen. En veel mensen begonnen erover te praten. De VS zouden een regel moeten opstellen, een reeks regels, en dan zouden ze tegen de wereld moeten zeggen: 'Omdat we veel satellieten hebben, gaan we dit op onze satellietsystemen afdwingen en we gaan je vragen om Neem deze regels over en maak er een internationale overeenkomst over.” Is niet gebeurd. En ze hebben een hele reeks regels. Je kunt het opzoeken op de website, maar ze hebben er niets aan gedaan. Maar de FCC is niet verantwoordelijk voor de ruimte. Ze zijn min of meer verantwoordelijk voor licenties voor spectrumrechten om ruimte te gebruiken, wat een soort poort is... Maar je zou een satelliet kunnen lanceren die geen FCC-spectrum gebruikt...
Wade Rous: Maar zelfs als satellietbedrijven en overheden dit uiteindelijk allemaal onder controle krijgen, zegt wetenschapsschrijver Ramin Skibba dat er nog een ander probleem is met mega-satellietconstellaties. Hoe meer satellieten zich in een lage baan om de aarde bevinden, des te vaker staan ze telescopen op de grond die naar de nachtelijke hemel kijken in de weg.
Ramin Skibba: Heel wat astronomen maken zich zorgen over megasterrenbeelden vanwege de invloed die ze op hun waarnemingen hebben. Ik bedoel, ze zijn helder genoeg en groot genoeg om een behoorlijk aantal afbeeldingen te beïnvloeden. En dus is het een echte uitdaging voor astronomen. En het is niet alleen de technische uitdaging. Ik denk dat het ook het principe is. Ze zijn niet zo blij met alleen de mogelijkheid dat satellietconstellaties hun wetenschap in de war brengen.
Wade Rous: We hebben SpaceX uitgenodigd om deel te nemen aan deze podcast, en ze hebben geweigerd. Maar het bedrijf heeft gezegd dat het er alles aan zal doen om ervoor te zorgen dat zijn satellieten geen ruimtepuin worden. Starlink-satellieten kunnen uit de weg manoeuvreren wanneer er een waarneembaar risico op een botsing is, en in feite zei het bedrijf dat het Starlink 44 afgelopen september uit de buurt van de ESA-weersatelliet zou hebben verplaatst, behalve dat er een fout in zijn pagingsysteem zat waardoor Starlink-operators de waarschuwingen van ESA niet konden zien. Bovendien zegt het bedrijf dat verouderde Starlink-satellieten hun voortstuwingssystemen aan boord zullen gebruiken om hun baan te verlaten voordat ze sterven, en dat zelfs als de voortstuwing mislukt, de satellieten zich in zo'n lage baan bevinden dat ze binnen één tot toch vijf jaar. En over de vraag hoe de satellieten de astronomie op de grond kunnen verstoren, dit is wat de SpaceX-omroeper te zeggen had tijdens de webcast van die Starlink-lancering van 18 maart die je eerder hoorde.
SpaceX lancering omroeper: Een snelle update. Zoals velen van jullie weten, hebben we een aantal tests uitgevoerd om de reflectiviteit van de Starlink-satellieten op weg naar hun baan te verminderen. De eerste van deze tests is het gebruik van verf om delen van de satelliet donkerder te maken. Voorlopige resultaten laten een opmerkelijke daling zien. Maar we hebben een paar andere ideeën waarvan we denken dat ze de reflectiviteit nog verder kunnen verminderen. De meest veelbelovende is een parasol die op dezelfde manier zou werken als een parasol of een zonneklep, maar dan voor de satelliet. De optie voor zonneschermen is gepland voor een toekomstige Starlink-lancering. En al deze inspanningen zijn aan de gang, en we zullen de resultaten blijven rapporteren zodra we ze ontvangen.
Wade Rous: Dus, Ramin, het voelt alsof het grotere probleem hier is dat we gewoon geen regels hebben om de commercialisering van de ruimte of de ontwikkeling van de ruimte te regelen. Denk je dat we dichter bij een soort internationale overeenkomst of een manier van werken komen die de schade minimaliseert en de voordelen maximaliseert?
Ramin Skibba: Dat is een goede vraag. Ik denk dat zowel op nationaal als internationaal niveau instanties en instellingen een inhaalslag moeten maken. De ontwikkelingen gaan dus veel sneller dan wetten om ze te reguleren. Er is een druk om hiervoor wetgeving te ontwikkelen. Maar ik denk dat het nog wel een paar jaar zal duren voordat iets kans van slagen heeft. En op internationaal niveau hebben de Verenigde Naties ook een groep die zich met deze kwesties bezighoudt. Maar tot op zekere hoogte, mijn indruk, en het zou verkeerd kunnen zijn, maar mijn indruk is dat de internationale groepen het voorbeeld van de VS volgen en dat de VS hierin niet veel leiderschap heeft gehad. Bedrijven zullen onder druk komen te staan om meer aandacht aan deze kwesties te besteden. Maar die druk kan meer komen van publieke dan van politieke druk. Dus ik denk dat het meer nieuwsberichten waren en mensen die klaagden over SpaceX die hun nachtelijke hemel verpestte die SpaceX beïnvloedde. Het is niet alsof een congreslid of iemand van de Trump-regering Elon Musk belde en zei: 'Hé, je moet hieraan werken.'
Wade Rous: Veel milieuactivisten spreken over de tragedie van de commons, die teruggaat op een idee van filosoof Garrett Harden in de jaren zestig. En ik denk dat hij specifiek een metafoor gebruikte over vee dat graasde op een gemeenschappelijk stuk land. En als iedereen zijn toegewezen deel van het land zou opgebruiken door steeds meer vee te laten lopen, zou er uiteindelijk geen gras meer zijn. En dus vraag ik me af of je denkt dat er enig gevaar is dat dezelfde situatie zich in de ruimte zal voordoen. Zullen we een tragedie van de commons krijgen waarbij ongereguleerde toegang ertoe leidt dat een lage baan om de aarde in wezen onbruikbaar wordt voor iedereen?
Ramin Skibba: Rechts. Ik denk dat de tragedie van de commons een goede analogie is voor deze situatie. Weet je, er is beperkte ruimte. Ruimte zou voor iedereen moeten zijn. De nachtelijke hemel zou voor iedereen moeten zijn. Maar ja, als iedereen doet wat ze willen met de nachtelijke hemel, dan krijg je op een gegeven moment satellietbotsingen die een lage baan om de aarde in principe onbruikbaar maken. Als je dat trapsgewijze effect van botsingen krijgt, kan het vele miljarden dollars en tientallen jaren duren, serieus, voordat een lage baan om de aarde weer bruikbaar is. Het is een situatie die echt koste wat kost moet worden vermeden. En op dit moment is het daar een soort van het wilde westen.
[Deep Tech themamuziek]
Wade Rous: Dat was het voor deze editie van Deep Tech. Dit is een podcast die we exclusief maken voor abonnees van MIT Technology Review, om een aantal van de mensen en ideeën die je op de pagina's van onze website en ons gedrukte tijdschrift vindt, tot leven te brengen. Maar de eerste vier afleveringen hebben betrekking op ons jaarlijkse probleem met 10 baanbrekende technologieën, en we maken die afleveringen gratis voor iedereen.
Deep Tech is geschreven en geproduceerd door mij en bewerkt door Michael Reilly en Jennifer Strong. Ons thema is van Titlecard Music and Sound in Boston. Speciale dank deze week aan Ramin Skibba, Margot Wohl en Greg Wyler. Ik ben Wade Roush. Bedankt voor het luisteren, en we hopen je hier terug te zien voor onze volgende aflevering eind april.