21 gånger så många satelliter – 1/2

Under nattens första timmar, liksom stunderna innan gryningen, behöver man inte titta länge uppåt innan man ser den första ljuspricken som rör sig. Ofta är det då en satellit som reflekterar solljuset när den stryker förbi oss i sin bana.

Natt_Norden_satellit
Efter skymning och före gryning kan satelliter befinna sig i solljuset trots att det är mörkt på jordytan under satelliten. Avståndet mellan den internationella rymdstationen ISS och jordytan är ungefär lika stort som avståndet mellan Stockholm och Oslo. ISS’s bana kommer inte så långt norrut att den skulle ses rakt över Stockholm men det finns givetvis satelliter som gör det. Originalbild: NASA Earth observatory

Antalet operativa satelliter hösten 2019 var 2100. I början av 2020 hade SpaceX placerat ut 180 satelliter i omloppsbana och kan med detta stoltsera med att ha den största enskilda flottan operativa satelliter. För att nå målet med ett verkligt heltäckande kommunikationsnätverk planerar SpaceX att placera 42000 satelliter i omloppsbana under de kommande tio åren. 2100 ökar med 2 • 21000.

Det är en ökning av antalet operativa satelliter med en faktor på 22.

Känn på det en stund. Den tidigare så utbredda oron över ”trängseln” i rymden skingras i en tanke, fjärran från de perspektiv vi hade för bara ett par år sedan.

Här är det gott att tänka balanserat. Å ena sidan erbjuder satelliterna en i stort sett global bredbandsuppkoppling, vilket ökar tryggheten utanför bebyggda områden. Tillgång till nätuppkoppling är också en vital komponent i den världsomspännande tanken på jämlikhet. Å andra sidan inverkar reflexerna från satelliterna negativt på de data som markbaserade teleskop levererar. I synnerhet de teleskop som granskar hela himlavalvet kommer att lida. Spaningar efter jordnära objekt, NEO, genast efter skymning och just innan gryning kommer att, åtminstone initialt, bli problematiska.

Areas of the sky most affected by satellite constellations
I gryningen över Paranal, där ESO‘s stora teleskop befinner sig, kommer en stor mängd satelliter att perforera bilderna som tas under de timmarna. I 360-graders-bilden illustreras tydligt skillnaden mellan utsikten mot väster och den mot öster. De satelliter som befinner sig i riktning bort från soluppgången träffas ännu inte av solljuset och är på så vis osynliga för både ögon och de sensorer som är känsliga för synligt ljus och våglängder i dess närhet. Nattetid kommer alla satelliter att befinna sig i Jordens skugga och därmed lämna astronomernas arbete opåverkat. Bild: ESO/Y. Beletsky/L. Calçada

Simuleringar har visat att i patrullerandet (LSST) med splitternya Vera C. Rubin observatoriet kommer kring 30% av alla bilder att ”infekteras” av minst en satellit när kegakonstallationens fulla 42000 satelliter är i omloppsbana. Det försvårar definitivt sökandet efter ljussvaga föremål som exempelvis asteroider. AstroMaria skriver på bloggen:

”Det hjelper ikke med internett til alle dersom jorda blir truffet av en stor asteroide vi ikke fikk med oss at var på kollisjonskurs.”

Hur som helst är det vi benämner ”bild” en samling data i den form vi människor bäst förmedlar och inhämtar information. Varje prick, varje pixel, är ett datapaket. Det bör gå att skapa en algoritm som ”avlägsnar” det reflekterade ljuset från satelliterna. Tidpunkten för varje passage är trots allt känd. Visst förorsakar det mer arbete och visst förlorar man en del data, men det är till att balansera.

Ju närmare ekvatorn man kommer desto kortare är skymning och gryning. Där ses Solen närma sig horisonten i en betydligt brantare vinkel än vi är vana vid kring 60:e breddgraden. Det betyder också att den tid efter skymning och före gryning satelliter är synliga som framsusande ljusa prickar på himlavalvet är betydligt längre i Norden än längre söderut.

Från trakterna av 60°N.br, kring Oslo, Stockholm och Helsingfors, kommer de Starlink-satelliter som nu lyfts till omloppsbana att nå kring 30° över horisonten. Aldrig över det. Aldrig annat än mellan sydväst och sydost.

StarlinkMatte
En satellit, 550 km över jordytan ”ser” horisonten, och kan ses, 23 grader bort. En sträcka på 2500 km längs Jordens yta. Starlink-satelliternas omloppsbanor har en inklination på 53° mot ekvatorn. Det innebär att man så långt norrut som över Amsterdam, Berlin , Samara, Edmonton och Dublin kan se dem rakt över huvudet. För dem som befinner sig mindre än 76 grader från ekvatorn kommer de Starlink-satelliter som nu förs ut i omloppsbana att kunna ses. Det förutsätter ändå att solljuset når satelliterna. Under den mörka natten kommer satelliterna inte att synas. Inte ens, eller rättare sagt: i synnerhet inte, om du befinner dig nära ekvatorn.

Jordaxelns lutning på 23,5 grader har också i det här sammanhanget stor betydelse. Kring midsommar kommer Starlink-satelliterna att belysas av Solen när de befinner sig längst norrut i sina banor oberoende av tid på dygnet. 550 km över jordytan har man midnattssol i juni. För astronomer med teleskop placerade norr om Kvarken saknar det betydelse. Ljusa sommarnätter ligger teleskopen i dvala. Över Danmark och sydligaste Sverige, däremot, kommer Starlink-satelliterna att utgöra ett pikant inlägg i midsommarnattens nautiska/astronomiska skymning.

Bilderna ovan illustrerar hur satelliter som kommer in i Jordens skugga inte längre syns. I bilden till vänster ser vi en enda satellitbana med en inklination på 53 grader. Den rundar hela tiden Jorden i samma bana medan Jorden roterar inne i den bancirkeln. Till höger visas ett mer utbrett nät av många satelliter per bana och många banor. Alla dock med samma inklination på 53 grader. Följden av det är att de inte når upp rakt över nordliga breddgrader. Småningom kommer Starlink-satelliter i andra banor, både inklinations- och höjdmässigt. Då ändras situationen. I fas 1 ingår även 1324 satelliter som kommer att ligga i omloppsbanor mellan 1130 och 1325 km över jordytan och med en inklination mellan 70 och 80 grader. Och visst – De kommer att synas rakt över Nordborna. Även rakt över de som är på Svalbard. Men – Vi har i princip tillgång på bredband på Nordpolen.

Elon Musk hävdade att summan negativ inverkan på astronomisk forskning skulle vara noll. ”Är den över noll får vi göra nå’t åt det”. En speciell coating gjordes på en av de sextio nya satelliterna i januarilasten. Satelliten med namnet ”DarkSat” reflekterar i och för sig mindre ljus än de andra men det är fortfarande en störande nivå. Nästa experimentsatellit, Sun Visor, finns med bland de satelliter som sköts upp i maj 2020.

StarLink_Bordeaux_Jari_Makinen
I bilden från Bordeaux, 6.5.2020, syns ett ”sjok” Starlink-satelliter något till vänster om mitten. Bilden är uppbyggd av ett rejält antal exponeringar under en dryg timme. Den prickade linje som skapats av positionsljusen på ett passerande flyg och den båglängd stjärnorna dragits ut till ger information både om i vilken riktning och hur bilden tagits. De dimmiga områden som löper över bilden är passerande moln. Satelliterna drar omedelbart uppmärksamheten till sig i bilden. I verkligheten skulle man inte från platsen upptäckt dem med blotta ögat. Till det krävs att man befinner sig på en plats utan störande ljuskällor. De är också mer iögonfallande när de fortfarande färdas i grupp med 60 satelliter än sen när satelliterna nått sina egna platser i omloppsbana. Bild: Jari Mäkinen

Diskussionerna kring hur megakonstellationer av satelliter påverkar utsikten från Jorden har av naturliga orsaker koncentrerats de våglängder av elektromagnetisk strålning vi kan se med våra ögon, det synliga ljuset. Satelliternas uppdrag är att länka kommunikation m.h.a. elektromagnetisk strålning. Den sker med längre våglängder än de vi ser.

De av SpaceX’ Starlink-satelliter som nu förs ut, och de som senare placeras i högre omloppsbanor, kommer att använda både Ku och Ka-banden, vilket innebär våglängder mellan 16,7 mm och 25 mm (18-12 GHz) samt mellan 7,5 mm och 11,1 mm (40 – 26,5 GHz). De satelliter som senare placeras i bana 340 km över jordytan kommer att ligga på V-bandet med våglängder mellan 4 mm och 7,5 mm, (75 – 40 GHz). Orsaken till att man delat upp K-bandet är att våglängder på 13,5 mm skulle resonera med vatten i atmosfären. Det skulle dels störa kommunikationen och också kunna påverka de satelliter som observerar atmosfären och, givetvis, också vattenmolekylerna däri.

atmosphere_sv
Elektromagnetisk strålning och atmosfärens ogenomtränglighet, opacitet. Originalbild: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg

Här är det lika viktigt att minimera påverkan på andra områden. Alla våglängder som passerar våra atmosfäriska fönster är på sitt sätt viktiga för oss. Astronomisk forskning sker också med teleskop, anpassade för ”millimetervågor”.  Rymdteleskop i all ära, men det har sina sidor att bygga, transportera och bruka dem. Storleken har betydelse. Innan vi byggt upp de första teleskopen på Månen behöver de stora på Jorden så fri sikt som möjligt. Stora projekt, och Starlink måste ses som gigantiskt, påverkar alltid omgivningen. Å andra sidan är de ofta en grogrund för nya innovationer.

 


JanJan är lärare i matematik och vetenskapliga tillvalsämnen på Sursik skola i Pedersöre, Finland, Rymdambassadör för Nordic ESERO samt resursperson på skolresurs.fi. Inom rymdfysiken och astronomin stöter man ofta på frågan ”Varför?”. När fysiker frågar så menar de vanligtvis ”Hur?” och den frågan är god att peta i. Att dryfta stora frågor ger nyfikenheten näring, vilket i sin tur är en av nyckelingredienserna i framgångsberättelser.

 

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google-foto

Du kommenterar med ditt Google-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s