A műholdseregek további veszélyei

Nemcsak a csillagászok munkáját nehezítik meg a műholdseregek, hanem a műholdak lehulló darabjai is veszélyforrást jelentenek.

Az ENSZ Világűrbizottságának Tudományos és Technikai Albizottsága (COPUOS STS) 2020. február 3–14. között Bécsben tartotta 57. ülésszakát. Az ülésszakon a „Világűr mindenkinek” témájú szimpóziumon tíz, az ülésszak egyes napirendi pontjaihoz kapcsolódóan további 67 szakmai előadás is elhangzott. Szokás szerint ezek közül néhányat részletesen is ismertetünk, a többit az érdeklődők az ülésszak honlapján tekinthetik meg.

Két előadás is foglalkozott a műholdseregek (korábban használt nevükön megakonstellációk) problémájával, két merőben különböző szemszögből. A Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) képviselője – talán nem meglepő – a műholdseregek csillagászati kutatásra gyakorolt kedvezőtlen hatását ecsetelte. Bár a kérdéssel portálunkon már foglalkoztunk, mégsem érdektelen az IAU álláspontját is ismertetni. Ugyanakkor az űrbiztonság fokozásával foglalkozó nemzetközi szervezet (IAASS, International Association for the Advancement of Space Safety) képviselője részletesen elemezte, milyen veszélyt jelentenek a tömegesen lehulló műholdak.

Az IAU részéről Piero Benvenuti elmondta, hogy az 1919-ben alapított, több mint 13 ezer (egyéni) tagot számláló szervezet egyik feladata a csillagászat minden szempontból történő védelme, ezért is hívják fel a figyelmet a műholdseregek jelentette veszélyre. Az IAU-nál a létező és potenciális észlelőhelyek védelmével foglalkozó bizottságot és a sötét égbolt megőrzésével foglalkozó munkacsoportot kérték fel a kérdéskör áttekintésére. A részletes elemzésben hét, különböző szervezeteket és intézményeket képviselő, tapasztalt csillagász vett részt. Az előadásban ismertetett megállapításaik csak előzetesnek tekinthetők, számos alapvető kérdésben azonban egyetértés van a szakemberek közt.

A szimulációkat a rendelkezésre álló adatok alapján 18 műholdsereg mintegy 26 000 műholdjára végezték. Ez esetben az egyszerre a horizont fölött tartózkodó műholdak száma földrajzi szélességtől függően 1300–2500 között lehet, amelyek közül körülbelül 260 műhold lehet 30°-nál nagyobb látóhatár fölötti magasságban, ahol a csillagászati megfigyelések túlnyomó többségét végzik. Amikor a Nap legalább 18°-kal a látóhatár alatt tartózkodik (ez a csillagászati éjszaka definíciója), akkor a műholdseregek mintegy 1000 műholdját világítja meg a Nap, közülük mintegy 160 lehet 30°-nál magasabban. Az éjszaka közepe felé haladva a számok csökkennek, mert a Föld árnyékának változó helyzete miatt egyre kevesebb műholdat világít meg a Nap.

A pontos paraméterek ismerete hiányában arra vonatkozóan csak durva becsléseket tudtak végezni, hány műhold lesz szabad szemmel is látható, de annyit kijelentenek, hogy az éjszakai égbolt látványa (fényszennyezéstől mentes helyekről nézve!) mindenképp meg fog változni, mert a seregek műholdjai a jelenleg a Föld körül keringő mesterséges égitestek 99%-ánál fényesebbek lesznek. Ugyanakkor a gyöngysorszerűen vonuló műholdak látványa csak az adott csoport felbocsátása utáni napokban lesz érzékelhető.

Ezzel szemben megállapítják, hogy a tudományos célú csillagászati megfigyeléseket súlyosan érinti az új helyzet. A közepes és kis látómezejű képalkotó eszközök és spektroszkópok esetében a helyzet kezelhető, ha rendelkezésre áll a műholdak pályáinak kellően pontos előrejelzése. Ilyenkor az adott időre az észlelés megszakítható, mindez azonban jelentősen megnehezíti a megfigyelések tervezését és végrehajtását. Sokkal súlyosabban érinti a probléma a nagy látómezejű, az égbolt átvizsgálására készülő távcsöveket, például a Vera Rubin Obszervatóriumot (korábbi nevén LSST), ahol várhatóan a felvételek 30–40%-a súlyosan károsodik.

Összegzésként az IAU megállapítja, hogy a műholdseregek kiépítésének következményei aggasztóak a földi csillagászati megfigyelésekre nézve, elsősorban azért, mert az emberi és anyagi erőforrások jelentős részét a tudományos kutatás helyett a műholdseregek hatásának kezelésére kell fordítani. A rádió- és a szubmilliméteres tartományban még vizsgálják a hatásokat, a fenti megállapítások csak az optikai megfigyelésekre vonatkoznak. Az IAU az Amerikai Csillagászati Társasággal karöltve folytatja az egyeztetéseket a műholdseregek tulajdonosaival, a helyzet megnyugtató rendezése érdekében. Mindezek figyelembevételével az IAU azt kéri, hogy a Világűriroda tűzze a Világűrbizottság vagy legalább annak valamelyik munkacsoportja napirendjére a kérdés tárgyalását. Egyelőre annyi bizonyos, hogy az IAU és a Világűriroda októberi, a Kanári-szigetek Obszervatóriumaival közösen tartandó konferenciáján szerepelni fog a műholdseregek kérdése.

Az egyes műholdseregek tervezett paraméterei. Az első oszlopban szereplő számok a felbocsátókat jelölik, a következők szerint: 1: SpaceX (Starlink), K-sávú, magas pályán keringő; 2: OneWeb; 3: LeoSat: 4: Theia; 5: Telestar; 6: Boeing; 7: SpaceX (Starlink), V-sávú, alacsony pályán keringő. Az adatok egy 2018-ban az IAC kongresszuson elhangzott előadásból származnak, de csak tájékoztató jellegűek, a tervezett kínai rendszert például nem tartalmazzák. Az oszlopokban a rendszerhez tartozó műholdak száma, pályamagassága, pályahajlása, az adott pályán várható élettartama és a műholdak tömege látható. (Kép: UN COPUOS-STS előadás)

Az IAASS képviselője az előadásában azzal foglalkozott, milyen veszélyt jelentenek a műholdseregek megsemmisülő és lezuhanó műholdjai. Az előadás alapjául a Journal of Space Safety Engineering folyóiratban tavaly nyáron publikált cikk megállapításai szolgáltak. Kiinduló adataikat (egy, a 2018. évi IAC-n elhangzott előadás alapján) a bemutatott táblázat foglalja össze, amelynek utolsó két oszlopa tartalmazza az egyes műholdseregek műholdjainak várható élettartamát és tömegét. (A táblázatban nem egészen 16 ezer műhold szerepel, szemben az IAU fentebb említett elemzésében figyelembe vett 26 ezer darabbal, ami a nyilvánosságra került adatok bizonytalanságát mutatja. A különbség azonban nem okoz nagyságrendi eltérést az ismertetett, csak tájékoztató jellegűnek tekinthető eredményekben. – B.E.) A tömegek elég nagyok ahhoz, hogy a műholdak eredeti tömegének 10–40%-a darabokra szakadva lehulljon. A lezuhanó darabok az ábra szerint egy Magyarországnál másfélszer nagyobb, de hosszú, keskeny területen szóródnak szét. A tanulmány szerzői külön vizsgálták, mekkora veszélyt jelentenek a lehulló darabok az emberekre, illetve a repülőgépekre.

A lezuhanó műhold a légkörben darabjaira szakad, egy része elgőzölög, de megmaradó darabjai hosszú, keskeny sávban hullanak a földre, illetve találhatják el az ott közlekedő repülőgépeket. (Kép: UN COPUOS-STS előadás)

Az emberekre jelentette veszély számításánál sérülést vagy halált okozó becsapódásnak tekintették a 15 joule-nál nagyobb energiával az álló ember 30 cm sugarú környezetében lezuhanó tárgyakat. Az irányítatlanul lezuhanó műholdak esetében a pálya vonalában élő lakosság eloszlását és a földet érő darabok várható számát vették figyelembe. (Összehasonlításképpen kiszámították, hogy ha 2000-ben sorsukra hagyják az Iridium műholdakat, akkor mind a 74 műhold irányítatlan lezuhanása esetén az emberek testi épségében vagy életében okozott kár összesített valószínűsége 1/249 lett volna.) A további számításokat 2030-ra végezték, amikorra várhatóan a műholdseregek 6–12 év élettartamúra becsült műholdjai elkezdenek tömegesen lezuhanni.

Számításaik szerint, ha a konstellációk a táblázatban szereplő feltételezések szerint épülnek ki, akkor 2030 körül évente több mint 2400 műhold lezuhanása várható, ami naponta átlagosan hat lezuhanó műholdat jelent. Eszerint, ha a műholdseregek a tervezett mértékben épülnek ki, akkor (miután műholdjaik elkezdenek tömegesen lezuhanni) azzal kell számolni, hogy a lezuhanó darabok 4 évenként 1 ember sérülését vagy halálát okozzák.

A repülőgépek esetében a modellszámítások során kétféle veszélyt vettek figyelembe. Egyrészt egy tanulmány szerint a 9 grammnál nagyobb tömegű acélkockák becsapódása fatális következményekkel jár. Másrészt kimutatták, hogy a műholdak hővédő bevonataként használt műanyag borítása a hajtóműbe jutva annak károsodását okozhatja. Számításaik szerint minden egyes lezuhanó műholdnak közel 200 darabja maradhat egészben, ami évente közel félmillió darabot jelent. Igaz, csak 0,002 a valószínűsége annak, hogy a darabok valamelyike eltalál egy repülőgépet, de az utasok számát figyelembe véve (a modellszámításokat a 17 leggyakoribb utasszállító típusra végezték) ez évente átlagosan 0,6 sérülést vagy halálesetet okozhat. (Az utasok nagy száma miatt itt az átlagérték meglehetősen félrevezető. A számok úgy is értelmezhetők, hogy néhány száz évenként történik egy komoly becsapódás, igaz, olyankor több száz utas halálával járó katasztrófa történik. Emiatt az eset társadalmi hatása is sokkal nagyobb, mint annak, amikor négyévente a földfelszínen meghal egy ember. – B.E.) Az adatok az egyes műholdseregek esetében jelentősen eltérnek (a műholdak eltérő tömege és pályája miatt). Az előadás konklúziójaként azt javasolják, hogy műholdakat irányítottan kell pályáikról eltávolítani, illetve a műholdakat úgy kell megépíteni, hogy irányítatlan lezuhanás esetén minél kevesebb és kisebb tömegű alkatrészük élje túl a zuhanást. Gondoskodni kell arról, hogy a lezuhanás lehetőség szerint a déli félgömbön történjék, ahol a kockázat egy nagyságrenddel kisebb, illetve a légi forgalom számára riasztási rendszert kell kiépíteni. A bemutatott előadás több szakértői tanulmányra hivatkozik, ezeket az OOSA holnapjáról letölthető előadás tartalmazza.

Frissítés március 10-én délben: az alább beharangozott rendezvény elmarad, a koronavírus-járvány terjedésének fékezésével kapcsolatos elővigyázatossági intézkedések miatt, és egy későbbi időpont kerül majd rá sor.

Frissítés március 11-én: a beszélgetésre a tervek szerint április 8-án (szerdán) délután 15 órától kerül sor. A helyszín változatlan: BME Egyesült Innovációs és Tudásközpont (EIT), BME V1 épület, EIT Neumann-tárgyaló (Bp. XI., Egry József utca 18., C szárny, 2. emelet). Az eseményt várhatóan internetes közvetítés útján is lehet majd követni, ha a vírushelyzet nem javul. További részleteket az időpont közeledtével közlünk.

A műholdseregek okozta problémákról szóló pódiumbeszélgetésre várja az érdeklődőket a Magyar Asztronautikai Társaság (MANT) és a BME Űrfórum március 11-én 15 órától a BME Egyesült Innovációs és Tudásközpontjában (EIT), amelyen a MANT tisztségviselői és portálunk munkatársai beszélgetnek a műholdseregek teremtette új helyzetről, és válaszolnak az érdeklődők kérdéseire. A beszélgetés helyszíne: BME V1 épület, EIT Neumann-tárgyaló (Bp. XI., Egry József utca 18., C szárny, 2. emelet).

Kapcsolódó cikkek:
A kis műholdak térhódítása
A Starlink és a csillagászok
Starlink: ötödször hatvan
OneWeb: az első adag Bajkonurból
Az égbolt védelmében
Az ENSZ Albizottság ülése
Internet a világűrből

Kapcsolódó linkek:
A műholdseregek hatásáról szóló előadás a COPUOS-STS 2020. évi ülésszakán (IAU)
A műholdseregek hatásáról szóló előadás a COPUOS-STS 2020. évi ülésszakán (IAASS)
A COPUOS-STS 2020. évi ülésszakán elhangzott technikai előadások (UN OOSA)
A COPUOS-STS 2020. évi ülésszakának anyagai (UN OOSA)
ENSZ Világűriroda (UN OOSA)