Analýza: Družice Starlink musejí provádět přes 74 úhybných manévrů denně a počet rychle roste

Dnes se zaměříme na tematiku, která se bezprostředně týká kalifornské firmy SpaceX. Jde o narůstající se počet blízkých přiblížení družic Starlink s družicemi dalších operátorů či o zvyšující se počet nutných motorických úhybů, které satelity musí provádět. Závěrem se podíváme na to, co všechno SpaceX dělá pro bezpečnost na oběžné dráze.

V minulé části tohoto článku jsme si povídali o selhávání družic Starlink na oběžné dráze a vycházeli jsme přitom z údajů, které za tímto účelem shromažďuje astronom Jonathan McDowell. Vyšlo nám, že družice Starlink nejsou stoprocentně spolehlivé, nicméně až na výjimky nenechávají na oběžné dráze žádný větší odpad. A že počet selhavších družic se časem ustaluje na pouhých několika kusech, které nyní pomalu sestupují do hustších vrstev naší atmosféry.

Nicméně problematika bezpečnosti na oběžné dráze je nepoměrně rozsáhlejší. Družice se totiž na oběžné dráze nepohybují samy, ale často se při svém pohybu přibližují ke svým kolegyním či k satelitům jiných operátorů. Na tomto místě bych rád uvedl, že se v následujících odstavcích budu opírat o údaje Hugha Lewise, profesora astronautiky na univerzitě v Southamptonu, který se profesně zabývá kosmickým odpadem či udržitelností a bezpečností kosmického provozu. Pan profesor na svém twitterovém účtu pravidelně zveřejňuje informace, které se týkají provozu satelitní konstelace Starlink a já se tyto jeho data nyní pokusím pro vás okomentovat. Dnešní článek bude proto malinko školometský a bude obsahovat větší množství grafů, nicméně jen tak lze detailně probrat problematiku blízkých přiblížení družic a množství úhybných manévrů.

Náš přehled začneme patrně odpovědí na základní otázku. Jak často se v posledních několika letech stává, že se na oběžné dráze k sobě přiblíží družice na méně než pět kilometrů jeden každý den? Odpověď nám nabídne několik dní starý graf. Než se této záležitosti budeme věnovat blíže, dovolte mi krátké vysvětlení. V tomto grafu, stejně jako ve všech následujících, je na ose X vynesen čas a svislá osa Y v tomto případě představuje námi sledovanou veličinu, tedy počet přiblížení. Náš graf začíná přibližně okamžikem, kdy na oběžnou dráhu byla v květnu 2019 vynesena první várka zkušebních družic Starlink. Jak je vidno, v té době se v grafu vyskytovala pouze zelená barva, která charakterizovala přiblížení družic všech operátorů s výjimkou společností SpaceX a OneWeb. Až postupně se začal objevovat malý podíl modré, který časem stoupal a do dnešních dnů dosáhl hodnoty přibližně 5000 přiblížení. Tento podíl znázorňuje, kolik přiblížení způsobovaly a způsobují družice Starlink na oběžné dráze. Mimochodem, tato statistika nezahrnuje přiblížení družic Starlink mezi sebou. To máme v grafu znázorněné zvlášť, a to světle modrou barvou. Kromě modré barvy se postupně začíná objevovat i výseč oranžová, kterou způsobují blízká přiblížení družic OneWeb s družicemi ostatních operátorů.

Shrneme-li si celý graf, je vidět, že vynášky družic Starlink a OneWeb začaly během několika málo let tvořit nadpoloviční většinu všech přiblížení. Dovolím si nyní drobně odhadovat počty z grafu. Zatímco všichni ostatní operátoři se z necelých 4 tisíc přiblížení každý den postupně dostali až na počet 6000, SpaceX dnes tento počet zvládne samo o sobě. Mimochodem, poněkud mě překvapuje, že graf prakticky neobsahuje blízká přiblížení družic OneWeb mezi sebou a také fakt, že koláč přiblížení družic Starlink mezi sebou je poměrně nízký.

Po tom, co jsme se podívali na množství blízkých přiblížení družic všech operátorů, začneme se poněkud více soustředit na blízká přiblížení družic Starlink. Graf znázorněný výše by nám měl ukázat, kolikrát na oběžné dráze došlo k tomu, že se družice k sobě přiblížily na vzdálenost do pěti kilometrů. Pro úplnost dodávám, že červená křivka znázorňuje počet manévrů všech družic na oběžné dráze s výjimkou družic Starlink. Černá křivka pak představuje již úplně všechny aktivní družice, tedy včetně těch, co provozuje SpaceX.

Až do konce roku 2019 je možno říct, že 122 do té doby vynesených družic Starlink žádný výraznější rozdíl nezpůsobilo. Nicméně, poté již začal pozvolný, ale stále výraznější nárůst, který už kolem konce roku 2021 ukázal, že takřka polovinu všech přiblížení na oběžné dráze mají na svědomí družice Starlink. Na tomto místě bych rád poznamenal, že celý tento graf je od listopadu 2021 ovlivněn ještě jedním, poměrně výrazným fenoménem. V polovině tohoto měsíce totiž provedlo Rusko test svých antidružicových zbraní a rozstřelilo vysloužilý sovětský satelit Kosmos 1408, který se v té době nacházel v nadmořské výšce přibližně 470 km. Následkem tohoto rozstřelu vzniklo na oběžné dráze přibližně 1250–2500 úlomků, kterým se družice musí vyhýbat.

Nyní se podíváme se na to, kolik z oněch blízkých přiblížení vyvolalo nutnost zahájení motorického manévru. Samotné blízké přiblížení totiž nemusí být důvodem pro zahájení manévru. Tady bych rád zdůraznil, že zatímco řada jiných organizací si stanovila, že motorický manévr bude zahájen v okamžiku, kdy pravděpodobnost srážky či blízkého přiblížení je vyšší než 1:10 000, SpaceX si tuto hranici stanovilo o řád přísnější, tedy 1:100 000. Vyšší citlivost znamená ovšem i vyšší počet motorických manévrů a právě graf znázorněný výše má na ose Y vynesenou pravděpodobnost srážky vyšší než 1:100 000. Samozřejmě i tento graf zahrnuje fenomén rozstřelu družice Kosmos 1408. Je navíc poměrně logické, že tento graf je tvarově velmi podobný předchozímu, jen se změnil rozsah stupnice na ose Y, z čehož skutečně plyne, že počet přiblížení se nerovná počtu nutných manévrů.

Možná by vás zajímalo, co by to pro SpaceX znamenalo, kdyby mělo hranici citlivosti stejnou jako ostatní firmy. Lze to říct velmi prostě, počet nutných zážehů by klesl takřka o jeden řád. Na tomto místě vás patrně napadne další otázka, zda by nebylo prostě rozumnější používat hranici 1:10 000, která stačí jiným operátorům. Zde mohu citovat odpověď profesora Lewise, který se domnívá, že tomu tak v dohledné době patrně nebude, protože SpaceX tuto hranici považuje za bezpečnou. Změnu by podle něj mohly způsobit pouze dva faktory, nařízení regulačního úřadu, či tak výrazný nárůst kolizních situací, že by prakticky již firma nezvládala provádět a koordinovat takové množství úhybů.

Nyní si ukážeme, jak se během několika let změnil počet uhybných manévrů, které družice na oběžné dráze vykonávají, a jaké jsou budoucí vyhlídky. V případě grafu výše je na ose Y vynesen celkový počet zážehů, které musely každý půlrok provést družice Starlink. Tento graf začíná na časové ose přibližně okamžikem, kdy SpaceX začalo vypouštět první ostré várky družic Starlink (mise Starlink 1-1, listopad 2019). Nejedná se přitom o žádné odhady, v grafu jsou vyneseny počty manévrů, které samo SpaceX každého půl roku nahlašuje Federálnímu komunikačnímu úřadu (FCC). Upřímně lze říct, že ten nárůst je doslova obří, za pouhé dva roky se množství úhybných manévrů zvýšilo více než desetkrát. Ještě zajímavější číslo se dozvíme, pokud se pokusíme odhadnout, kolik manévrů bude muset SpaceX podnikat koncem roku 2027, kdy má dle pravidel daných FCC dokončit SpaceX výstavbu své konstelace. Tehdy už množství nutných manévrů překročí magické číslo 1 milion.

A protože máme absolutní počty manévrů za každý půlrok, můžeme si snadno spočítat, kolik úhybů provádí všechny družice každý den. Tímto výpočtem nicméně dospějeme k tomu, že zatímco v polovině roku 2020 platilo, že každý den prováděly družice 4,05 manévru, o dva roky později je tento počet takřka dvacetinásobný, tedy 74,79. Už se tu tedy na rozdíl od předchozího grafu nebavíme pouze o desetinásobném navýšení. Pokud bychom nyní chtěli předpovědět počet manévrů na konci roku 2027, dostaneme se za hranici jednoho tisíce manévrů každý den. Zde bych rád pro doplnění uvedl, že družice Starlink má ve svých nádržích palivo přibližně pro 5000 zážehů, přičemž 350 zážehů z tohoto počtu je vyhrazeno pro manévrování.

Nyní bych chtěl dát slovo i SpaceX, které v současnosti na oběžné dráze provozuje více než polovinu všech aktivních družic. Firma dle vlastních slov bere problematiku bezpečnosti provozu celé své konstelace velmi vážně. Družice Starlink jsou prý vždy připraveny provést všechny nutné úhybné manévry a pokud je detekována možnost, že by se v dohledné době měla družice Starlink přiblížit k satelitu jiné firmy, provádí firma všechny akce v koordinaci s operátorem kolizního satelitu. Pracovníci SpaceX jsou v pohotovosti 24 hodin denně a 7 dní v týdnu a jsou připraveni odpovídat na dotazy ostatních operátorů. Nicméně se mohou vyskytnout i případy, kdy druhý operátor chce provést manévr sám. V takovém případě je družici Starlink nařízeno manévr neprovádět. Na tomto místě bych rád odkázal na jeden náš starší článek, který právě podobnou situaci popisuje.

Na samotný závěr jsem si nechal malou zajímavost, která naznačuje, že SpaceX se opravdu snaží nepodcenit vůbec nic. Obrázek výše znázorňuje dvě možné konfigurace družice Starlink. Ta vlevo znázorňuje běžné pracovní nastavení, obrázek vpravo pak představuje konfiguraci se sklopeným fotovoltaickým panelem v okamžiku uhýbného manévru. Dle firmy SpaceX toto nastavení ještě 4–10násobně snižuje možnost srážky v okamžiku nejvyššího přiblížení mezi míjejícími se družicemi.

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!