Gadu desmitiem zinātnieki ir centušies izdomāt minimālo satelītu skaitu, kas spētu redzēt katru Zemes punktu. Šo jautājumu daļēji motivē pieaugošā kosmosa atkritumu problēma, kā arī izmaksu un efektivitātes apsvērumi. Līdz 80. gadu vidum pētnieks Džons E. Draims vairākos pētījumos ierosināja šīs problēmas risinājumu, apgalvojot, ka viss nepieciešamais ir četrsatelītu zvaigznājs.
Diemžēl viņa risinājums tajā laikā vienkārši nebija praktisks, jo, lai satelītus noturētu orbītā, būs nepieciešams milzīgs daudzums propelenta. Bet, pateicoties nesenajam sadarbības pētījumam, pētnieku komanda ir atradusi pareizo faktoru kombināciju, lai padarītu iespējamu četru satelītu zvaigznāju. Viņu atklājumi varētu sekmēt sasniegumus telekomunikāciju, navigācijas un attālās izpētes jomā, vienlaikus samazinot arī izmaksas.
Nesen žurnālā parādījās pētījums, kas raksturo viņu atradumus Dabas sakari un to vadīja Patriks Rīds, Kornelas universitātes civilās un vides inženierzinātņu profesors. Rīdam pievienojās inženieri un zinātnieki no Aviācijas un kosmosa korporācijas un Kalifornijas Universitātes Deivisā ar atbalstu, ko sniedza Nacionālais zinātnes fonds (NSF).
Lai risinātu jautājumu par to, kā saglabāt funkcionējošu zvaigznāju ar minimālu pavadoņu skaitu, komanda apsvēra visus faktorus, kas laika gaitā satelītus deorbitē. Tie ietver Zemes gravitācijas lauku, atmosfēras noturību, Mēness un Saules gravitācijas ietekmi un Saules starojuma radīto spiedienu. Kā paskaidroja Rīds:
“Viens no interesantākajiem jautājumiem mums bija: vai mēs tiešām varam pārveidot šos spēkus? Tā vietā, lai degradētu sistēmu, vai mēs to faktiski varam uzsist tā, ka zvaigznājs no šiem spēkiem iegūst enerģiju un izmanto tos, lai aktīvi kontrolētu sevi? ”
Sadarbības pētījumā tika apvienota The Aerospace Corporation pieredze progresīvāko astrofizikā, operatīvajā loģistikā un simulācijās, izmantojot Reed pašu pieredzi AI balstītos skaitļošanas meklēšanas rīkos. Komanda arī paļāvās uz Zilā ūdens superdatoru Ilinoisas universitātē, lai izsijātu simtiem tūkstošu iespējamo orbītu un perturbāciju kombinācijas.
Kā skaidroja Aniha Singhs, The Aerospace Corporation Future Architectures departamenta sistēmu direktors:
“Mēs, izmantojot Kornela vadību viedās meklēšanas analītikā, mēs izmantojām Aerospace zvaigznāju dizaina zināšanas un atklājām funkcionāli īstenojamu alternatīvu Draim zvaigznāja dizainam. Šīs zvaigznāja konstrukcijas var sniegt būtiskas priekšrocības misiju plānotājiem, izstrādājot koncepcijas ģeostacionārā orbītā un ārpus tā. ”
Laika gaitā komanda spēja sašaurināt savus zvaigznāju dizainus līdz diviem modeļiem. Vienā no tiem satelīti varētu orbīties 24 stundas un sasniegt 86% globālo pārklājumu. No otras puses, satelīti riņķotu 48 stundas un sasniegtu 95% pārklājumu. Lai gan abi kautrīgi izlēma par 100%, komanda secināja, ka nelielas seguma rezerves upurēšana novedīs pie ievērojama kompromisa.
Tas ietver spēju izmantot vairāk enerģijas no tā paša gravitācijas un saules starojuma, kas parasti apgrūtina pavadoņu vadību un izraisa to orbītu sabrukšanu. Turklāt satelīta operatori varētu kontrolēt, kur rodas nepilnības pārklājumā, un tie ilgst tikai 80 minūtes dienā. Kā teica Rīds, šis kompromiss ir tā vērts:
“Šī ir viena no tām lietām, kurā tiekšanās pēc pilnības faktiski varētu kavēt jauninājumus. Un jūs patiesībā neatsakāties no dramatiskas summas. Var būt misijas, kurās jums absolūti nepieciešams pārklājums visur uz Zemes, un šajos gadījumos jums vienkārši būs jāizmanto vairāk satelītu vai tīkla sensoru vai hibrīda platformas. ”
Citas šāda veida pasīvās satelīta vadības priekšrocības ir veids, kā tas varētu potenciāli pagarināt zvaigznāja kalpošanas laiku no 5 līdz 15 gadiem. Viņiem būtu nepieciešams arī mazāks propelents un tie varētu peldēt lielākos augstumos, tādējādi samazinot trieciena risku ar kosmosa kuģiem un citiem objektiem, kas riņķo apkārt. Bet lielākais pārdošanas punkts ir tas, cik rentabla šī iestatīšana būtu salīdzinājumā ar parastajiem satelīta zvaigznājiem.
Tas padara to īpaši pievilcīgu valstīm vai komerciālajām aviācijas un kosmosa kompānijām, kurām nav nepieciešamo finanšu līdzekļu lielu zvaigznāju izvietošanai.
“Pat viens satelīts var maksāt simtiem miljonu vai miljardu dolāru atkarībā no tā, kādi sensori tam ir un kāds ir tā mērķis. Tātad ir diezgan glīti izmantot jaunu platformu, kuru varat izmantot esošajās un topošajās misijās. Visā telpā ir daudz tālvadības, telekomunikāciju, navigācijas, liela joslas platuma sensoru un atgriezeniskās saites potenciāla, un tas attīstās ļoti, ļoti ātri. Visticamāk, ir visdažādākās lietojumprogrammas, kas varētu gūt labumu no ilgstoša, sevi pielāgojoša satelīta konstelācijas ar gandrīz globālu pārklājumu. ”
Šis pētījums ne tikai atrisina pašreizējo jautājumu par satelīta pārklājumu un zvaigznāju uzturēšanu. Tas ir arī virzītājspēks telekomunikāciju, navigācijas un attālās izpētes jomā. Tuvākajā laikā uz kosmosu tiks nosūtīti neskaitāmi satelīti, lai nodrošinātu satelīta internetu (SpaceX's Starlink zvaigznāju), veiktu zinātniskos eksperimentus un uzraudzītu Zemes atmosfēru un virsmu.
Starp šo un saistītajām bažām par kosmosa atlūzām būs ļoti daudz, ja varēsit izdarīt vairāk ar mazāk (un par mazāk naudas)!
