Teadlased on aastakümneid püüdnud välja mõelda minimaalset arvu satelliite, mis suudaksid näha Maa iga punkti. See küsimus on osaliselt ajendatud kosmoseprahi kasvavast probleemist, aga ka kulude ja tõhususe kaalutlustest. 1980. aastate keskpaigaks pakkus teadlane John E. Draim sellele uuringule rea lahenduse välja, leides, et nelja satelliidiga tähtkuju oli kõik, mida vaja.
Kahjuks polnud tema lahendus sel ajal lihtsalt otstarbekas, kuna satelliitide orbiidil hoidmiseks oleks vaja tohutut raketikütust. Kuid tänu hiljutisele koostööuuringule on teadlaste meeskond leidnud õige tegurite kombinatsiooni, et võimaldada nelja satelliidiga tähtkuju. Nende järeldused võivad edendada edusamme telekommunikatsiooni, navigeerimise ja kaugseire valdkonnas, vähendades samal ajal ka kulusid.
Nende leide kirjeldav uuring ilmus hiljuti ajakirjas Looduskommunikatsioon ja seda juhtis Cornelli ülikooli tsiviil- ja keskkonnatehnika professor Patrick Reed. Reediga liitusid Rahvusvahelise Teadusfondi (NSF) toel The Aerospace Corporationi ja Davise California ülikooli insenerid ja teadlased.
Küsimuseks, kuidas hoida toimivat tähtkuju minimaalse arvu satelliitidega, kaalus meeskond kõiki tegureid, mis põhjustavad satelliitide aja jooksul deorbeerumise. Nende hulka kuuluvad Maa gravitatsiooniväli, atmosfääri tõmbejõud, Kuu ja Päikese gravitatsiooniline mõju ning päikesekiirgusest tulenev rõhk. Nagu Reed selgitas:
„Üks huvitav küsimus, mis meil oli, oli: kas me saame neid vägesid tegelikult ümber kujundada? Kas me saame süsteemi halvendamise asemel selle hoopis ümber pöörata, et tähtkuju kogub neilt jõududelt energiat ja kasutab neid enda aktiivseks kontrollimiseks? ”
Koostööuuring ühendas Aerospace Corporationi teadmised tipptasemel astrofüüsika, operatiivlogistika ja simulatsioonide kohta Reedi enda teadmistega AI-põhiste arvutusotsingu tööriistade kohta. Meeskond toetas ka sadu tuhandeid võimalikke orbiite ja perturbatsioonide kombinatsioone Sinine Vee superarvutile Illinoisi ülikoolis.
Nagu selgitas The Aerospace Corporationi tulevikuarhitektuuride osakonna süsteemidirektor Lake Singh:
„Me võtsime Cornelli juhtimisel intelligentse otsinguanalüütika alal kasutusele Aerospace'i tähtkujude kujundamise alaseid teadmisi ja avastasime Draimi tähtkuju kujundusele operatiivselt teostatava alternatiivi. Need tähtkuju kujundused võivad pakkuda missioonide kavandajatele sisulisi eeliseid kontseptsioonide jaoks geostatsionaarsetel orbiitidel ja kaugemalgi. "
Aja jooksul suutis meeskond kitsendada oma tähtkujude disaini kahe mudeli võrra. Ühes võiks satelliidid orbiidile minna 24-tunnise perioodi vältel ja saavutada ülemaailmse leviala 86%. Teisest küljest, satelliidid tiirleksid 48 tunni jooksul ja saavutaksid 95% leviala. Ehkki mõlemad jäid 100% häbelikuks, leidis meeskond, et väikese leviala ohverdamine toob kaasa olulise kompromissi.
See hõlmab ka võimalust kasutada rohkem energiat samast gravitatsioonilisest ja päikesekiirgusest, mis tavaliselt muudaks satelliite raskesti kontrollitavaks ja põhjustaks nende orbiitide lagunemist. Lisaks saaksid satelliidioperaatorid kontrollida, kus levialas lüngad tekivad ja need kestaksid kõige rohkem ainult 80 minutit päevas. Nagu Reed ütles, on see kompromiss seda väärt:
„See on üks neist asjadest, kus täiuslikkuse poole püüdlemine võib innovatsiooni tüürida. Ja te ei loobu tegelikult dramaatilisest summast. Võib esineda missioone, kus vajate kindlasti kõikjal Maa peal levi, ja sellistel juhtudel peaksite lihtsalt kasutama rohkem satelliite või võrku ühendatud andureid või hübriidplatvorme. ”
Muud tüüpi seda tüüpi passiivse satelliidi juhtimise eelised hõlmavad seda, kuidas see võib tähtkuju eluiga pikendada 5 kuni 15 aastani. Need vajaksid ka vähem raketikütust ja suudaksid hõljuda kõrgematel kõrgustel, vähendades nii kosmoseaparaatide ja muude orbiidil liikuvate objektide kokkupõrkeohtu. Kuid suurim müügiargumendiks on see, kui kulutasuvat seda seadistust saaks võrrelda tavaliste satelliitide tähtkujudega.
See muudab selle eriti atraktiivseks riikidele või kommertslennunduse ja kosmoseettevõtjatele, kellel pole suurte konstellatsioonide lähetamiseks vajalikke rahalisi vahendeid.
“Isegi üks satelliit võib maksta sadu miljoneid või miljardeid dollareid, sõltuvalt sellest, millised andurid sellel asuvad ja mis on selle eesmärk. Nii et uue platvormi omamine, mida saate kasutada olemasolevatel ja tekkivatel missioonidel, on päris puhas. Kaugseire, telekommunikatsiooni, navigeerimise, suure ribalaiuse tuvastamise ja kosmose tagasiside saamiseks on palju potentsiaali ning see areneb väga-väga kiiresti. Ilmselt ülemaailmse katvusega pikaealisest, ise kohanduvast satelliidikomplektist võib tõenäoliselt kasu olla igasuguses rakenduses. "
See uuring ei lahenda mitte ainult käimasolevat küsimust satelliidi leviala ja tähtkujude hooldamise kohta. Samuti on see edusammude saavutamiseks telekommunikatsiooni, navigeerimise ja kaugseire valdkonnas. Lähitulevikus saadetakse kosmosesse lugematu arv satelliite, et pakkuda satelliit-Internetti (SpaceXi Starlingi tähtkuju), viia läbi teaduskatseid ning jälgida Maa atmosfääri ja pinda.
Selle ja sellega seotud kosmoseprügi murede vahel on vägevam (ja väiksema raha eest) rohkem ära teha!
