6 лет без аварий: как SpaceX защищает Starlink от столкновений на орбите.

В тексте будет часто встречаться слово эфемериды. Если вы с этим не знакомы, то это по сути прогноз траектории — заранее просчитанные координаты и скорость объекта на определённые моменты времени.

Всё из того же выступления Майкла Николса про Starlink есть ещё несколько интересных моментов.

Сперва про проблематику.
Главный риск для группировки Starlink не космический мусор, а непредсказуемые корректировки орбиты других аппаратов. Мусор легче отслеживать и закладывать в план коррекции, а вот большая часть операторов проводит коррекции орбиты без предупреждения, или учёта Starlink, или без оповещения по эфемеридам после своих манёвров. Это всё как хаотичный трафик на дороге.

Как это решают?
- Вопрос коммуникации. Связь со всеми аппаратами стараются поддерживать 24/7, чтобы уточнять данные в реальном времени и обновлять эфемериды по каждому раз в час (манёвры обновляют отдельно). Это впечатляющий и обновляемый массив данных. Практически все коррекции Starlink проводят в автоматическом режиме — более 1000 в день для всей группировки. В этом году уже 300 тысяч.

- Они также проводит маневры уклонения (ducking): при опасном сближении они разворачивают аппарат в нужную сторону, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения спутника в плоскости потенциального столкновения — это дополнительно снижает вероятность столкновения. Для тех, кто запутался, вспомните, как в толпе поворачиваете тело в нужную сторону, чтобы меньше с людьми толкаться. Принцип тот же.

- SpaceX используют инженерные камеры и стартрекеры на своих аппаратах для мониторинга пространства вокруг — сейчас на орбите 30 тысяч таких камер. Это полноценная мониторинговая служба низкой орбиты. Они уже мониторят 17000 объектов и примерно 90% спутников на орбите, которые могут её корректировать. Поскольку SpaceX не телепаты и не могут предугадывать решения других операторов, то вынуждены всё мониторить сами.

- Они начали открывать доступ к системе Stargaze — сейчас в списке более 100 операторов, которые могут сами мониторить эфемериды спутников Starlink и загружать туда же свои данные. SpaceX видят такой системе и обмене данных первый шаг к решению общей проблемы. По мере роста числа группировок — именно обмен данными будет играть критическую роль.

- Помимо рукотворных объектов, другим важным фактором является космическая погода и атмосферное сопротивление. Сама орбита детерминистична, но солнечная активность может влиять на плотность остаточной атмосферы (был пример до 5x за пару часов), а это влияет на заранее просчитанную орбиту аппарата. Шутка ли, что вся группировка Starlink чуть ли не один из самых точных инструментов на орбите по анализу плотности остаточной атмосферы Земли и изменений в ней. И всё это в реальном времени.

А потом?
К утилизации аппаратов подходят тоже интересно. В случае планового сценария, им требуется несколько недель, чтобы затормозить до нужной скорости. А если аппарат умер, то регуляторы закладывают 5 и даже 25 лет. Хотя естественный сход происходит за месяцы.

Но куда интереснее вычисляют срок для утилизации. По сути, у них есть большая статистическая модель по всем приборам для разных поколений Старлинков. И по ним они предсказывают степень надёжности железа — как отдельных компонентов, так и целой пачки. Если начинаются отказы для какого-то компоненты на нескольких аппаратов, то они могут превентивно свести всю пачку.

Благодаря этому подходу сейчас на орбите всего несколько мёртвых спутников Starlink, хотя до этого было несколько десятков. Ещё интересно, что понимая срок жизни аппаратов первых поколений, они заранее снизили их орбиту с 550 до 500км, чтобы в случае чего они быстрее сходили сами.

Также by design Старлинки должны безопасно сгорать в атмосфере, но они считают отметки для всех компонентов на разной высоте. Но это критично для нештатного схода, когда какие-то обломки могут долететь до поверхности. Поэтому сводят над океаном в нужных зонах.