استقرار هزاران ماهواره در مدار زمین برای ارائه اینترنت چه مزایا و معایبی دارد؟

اسپیس ایکس به تازگی شروع به آزمایش عمومی اینترنت ماهواره‌‌ای خود به نام استارلینک کرده و برای دستیابی به هدف خود، هرچند وقت یکبار شمار بالایی ماهواره را روانه فضا می‌کند، اما وجود صورت فلکی ماهواره‌ای در اطراف زمین چه مزایایی دارد و چه مشکلاتی می‌تواند برای ما ایجاد کند؟

این دسته از ماهواره‌ها با نام «صورت فلکی ماهواره‌ای» شناخته می‌شود و امکان پوشش اینترنت تقریبا جهانی را فراهم می‌کند. اسپیس ایکس یکی از مطرح‌ترین کمپانی‌ها برای صورت فلکی ماهواره‌ای محسوب می‌شود، اما در این زمینه تنها نیست و شرکت‌های دیگری مانند آمازون به وسیله زیرمجموعه خود به نام «Kuiper Systems» و فیسبوک از طریق پروژه «Athena» نیز در این بخش فعالیت دارند.

در حالی که شرکت‌ها در این مسیر گام برمی‌دارند و ماهواره‌های زیادی را در اطراف زمین قرار می‌دهند، اخترشناسان نسبت به چنین رویکردی اعتراض کرده و به این موضوع اشاره می‌کنند که چنین صورت فلکی ماهواره‌ای می‌تواند توانایی ما در جمع‌آوری اطلاعات به وسیله تلسکوپ را تهدید کند و همچین مانع از پیشرفت علمی شود.

برای بررسی پیچیدگی‌های این موضوع، در این مطلب دیدگاه‌های دو متخصص در این زمینه را مورد بررسی قرار می‌دهیم. یکی از آن‌ها به نام «اولیویه هاینو»، اخترشناس و محقق ارشد در زمینه نحوه تاثیر صورت فلکی ماهواره‌ای روی مشاهدات نجومی است و دیگری «برد کینگ» نام دارد که مدیرعامل یکی از کمپانی‌های سازنده سیستم‌های پیشرانش ماهواره‌ها برای ارتش ایالات متحده آمریکا است.

صورت فلکی ماهواره‌ای چه مزایایی دارد؟

یکی از بزرگترین مزایای صورت فلکی ماهواره‌ای، امکان ارتقا شبکه به مرور زمان است. زمانی که سیستم دارای تنها یک ماهواره بزرگ باشد، توسعه و تولید آن چندین سال طول می‌کشد و زمانی که پرتاب و راه‌اندازی شود، بهبود و همچنین افزودن قابلیت‌های جدید به آن فوق‌العاده دشوار خواهد بود.

در صورتی که به سراغ صورت فلکی ماهواره‌ای بروید، می‌توانید حتی در هنگام پرتاب نیز آن را بهبود دهید. اگر یک کمپانی شروع به استقرار تعداد بالایی ماهواره در اطراف زمین کند و برای مثال پس از دو سال موفق به توسعه سنسورهای دقیق‌تری شود، می‌تواند آن را در دسته بعدی ماهواره‌ها قرار دهد. ماهواره‌های موجود می‌توانند با یکدیگر کار کنند و توانایی آن‌ها به تدریج بهبود پیدا می‌کند.

کینگ با اشاره به این موضوع که صورت‌های فلکی همواره ارتقا پیدا می‌کنند، اعلام کرده:

«اگر شما ۱۰۰ ماهواره را پرتاب کنید، یک دهه دیگر برای پرتاب ۱۰۰ ماهواره دیگر صبر نخواهید کرد و به صورت مداوم تقریبا سالانه ۲۰ درصد از این تعداد را روانه فضا می‌کنید.»

این موضوع به معنای آن است که پروژه‌های بلندمدت می‌توانند با وجود کاهش بودجه دوام بیاورند و بجای اینکه کل پروژه لغو شود، تعداد ماهواره‌ها کاهش پیدا کند. این موضوع برای پروژه‌های دولتی از اهمیتی بالایی برخوردار است چرا که در طی یک دهه شاید با مشکلاتی در زمینه بودجه مواجه شوند.

استفاده از صورت فلکی ماهواره‌ای برای دولت‌ها و ارتش‌ها مزایای دیگری نیز دارد. کینگ در این زمینه اعلام می‌کند:

«مزیت اصلی این سیستم، تاب‌آوری آن است. شما می‌توانید با صورت فلکی در برابر حملات تاب بیاورید، موضوعی که درباره یک ماهواره صادق نیست. اگر دارای ماهواره بسیار بزرگ و ارزشمند در مدار باشید و دشمنتان بخواهد مانع از دسترسی شما به آن شود، می‌تواند با هزینه بسیار کمی تمام توانایی‌های آن را نابود کند.

اگر بجای چنین رویکردی، قابلیت‌های آن را بین ۱۰۰ ماهواره به اشتراک بگذارید، عمق حمله باید بسیار بیشتر باشد تا بتواند این صورت فلکی را با مشکل مواجه کند. وجود تعداد بالای ماهواره از وقوع حملات جلوگیری می‌کند و دیگر یک هدف بزرگ و جذاب برای مهاجم محسوب نمی‌شود.»

زمانی که یک صورت فلکی در اطراف زمین مستقر می‌شود، می‌توان از آن برای هرنوع ارتباطی استفاده کرد. برنامه استارلینک اسپیس ایکس برای ارائه اینترنت طراحی شده و علاوه بر اینکه می‌تواند اینترنت را در اختیار افراد در مناطقی مانند روستاها قرار دهد، امکان استفاده از آن برای ردیابی کشتی‌ها و هواپیماها در سراسر جهان نیز وجود دارد.

با افزایش شرکت‌های فعال در این زمینه، کاربران در مناطق بیشتری می‌توانند به اینترنت ماهواره‌ای دست پیدا کنند و همچنین با افزایش رقابت، هزینه آن‌ها کاهش پیدا می‌کند و محدودیت‌های دولتی نیز روی دسترسی به خدمات تاثیر چندانی نخواهند داشت.

صورت فلکی ماهواره‌ای چه معایبی دارد؟

با وجود تمام پیشرفت‌های فنی، پرتاب صورت فلکی ماهواره‌ای مشکلات مخصوص به خود را نیز دارد. سال گذشته میلادی بحث‌هایی میان اسپیس ایکس و جامعه اخترشناسان برای پرتاب ماهواره‌های استارلینک شکل گرفت.

زمانی که ماهواره‌ها پرتاب می‌شوند، می‌توانند در سراسر آسمان دنباله‌ای از نور ایجاد کنند که در زمان گرگ و میش بیشتر به چشم می‌خورند. در حالی که برخی چنین دنباله‌هایی را زیبا می‌دانند، آن‌ها می‌توانند با مطالعات اخترشناسی تداخل پیدا کنند چرا که نسبت به ستارگان و کهکشان‌هایی که اخترشناسان به دنبال مشاهده آن‌ها هستند، روشنایی بیشتری دارند.

در این میان یک موضوع دیگر نیز وجود دارد، ماهواره‌های استارلینک در مدار پایینی قرار می‌گیرند و امکان مشاهده آن‌ها با چشم غیرمسلح نیز وجود دارد که همین موضوع با افزایش تعداد آن‌ها، کار اخترشناسان را با مشکل مواجه خواهد کرد.

اتحادیه بین‌المللی نجوم در تابستان سال گذشته میلادی بیانیه‌ای منتشر کرد و در فوریه سال جاری میلادی نیز شاهد انتشار بیانیه دیگری از سوی آن بودیم. این اتحادیه در بیانیه‌های خود درباره تاثیرات منفی صورت‌های فلکی ماهواره‌ای روی مشاهدات نجومی ابراز نگرانی کرده و در آن‌ها نام صورت‌های فلکی استارلینک و وان وب به چشم می‌خورد.

اسپیس ایکس به سرعت شروع به کار برای رفع چنین مشکلاتی کرد و با همکاری اخترشناسان برای آن یک راه‌حل پیدا کرد. در ابتدا آن‌ها تلاش کردند که ماهواره‌ها را با رنگ تیره‌تری رنگ کنند تا کمتر در آسمان ظاهر شوند، اما چنین اقدامی نیز رضایت اخترشناسان را در پی نداشت. در همین راستا شرکت تحت مدیریت ایلان ماسک به سراغ طراحی جدیدی با یک پوشش رفت که شبیه به آفتابگیر عمل می‌کند.

هاینو درباره این طراحی می‌گوید:

«بسیار هوشمندانه است، چرا که اگر ماهواره روشن نشود، کاملا تاریک خواهد بود و قابل مشاهده نیست. بنابراین این آفتابگیر می‌تواند بیشتر ماهواره را پنهان کند. ماهواره به این شکل ساخته شده که شما می‌توانید آفتابگیر را در محلی قرار دهید که اگر از زمین آن را ببینید، پشت آن در برابرتان قرار می‌گیرد و تاریک است و بخش پایینی ماهواره‌ نیز به صورت کامل درون سایه پنهان می‌شود. تمام این موارد باعث کم‌نور شدن ماهواره خواهند شد.»

اسپیس ایکس علاوه بر چنین سبک طراحی، زاویه پنل‌های خورشیدی موجود روی ماهواره‌ها را نیز تنظیم کرد تا بخش درخشان آن از روی زمین قابل مشاهده نباشد. این دو موضوع با ترکیب یکدیگر، اکثر مشکلات عملیاتی ماهواره‌های استارلینک برای اخترشناسان را رفع می‌کند.

مشکل بعدی، تداخل این صورت فلکی ماهواره‌ای با اخترشناسی رادیویی است. این امکان وجود دارد که با نشت فرکانس روبه‌رو شویم و ماهواره مقادیر کمی از امواج رادیویی بالاتر از فرکانس عملیاتی اصلی خود را ساطع کند که همین موضوع می‌تواند برای اخترشناسی رادیویی دردساز شود.

در حالت کلی تلسکوپ‌های رادیویی باید با نویزهای پس زمینه زیادی دست و پنجه نرم کنند و صورت‌های فلکی ماهواره‌ای می‌توانند دردسرهای آن‌ها را افزایش دهند. اسپیس ایکس برای رفع این مشکل نیز با جامعه اخترشناسان همکاری می‌کند و آن‌ها برای دستیابی به راه‌حل بسیار خوشبین هستند.

مشکل سوم و آخر درباره پرتاب تعداد بالای ماهواره‌ها به راحتی از نظر فنی قابل رفع نیست. افزایش ماهواره‌ها در اطراف زمین به معنای حجم بالاتر زباله‌های فضایی خواهد بود. زباله‌های فضایی می‌توانند بسیار خطرناک باشند و هرچیزی از ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) تا توانایی ما در پرتاب مقرون به صرفه ماهواره‌های بعدی را تهدید ‌کنند.

رویکرد اصلی کمپانی‌ها برای این مشکل، خروج ماهواره بدون استفاده از مدار است. زمانی که استارلینک به پایان عمر خود برسد یا اینکه یک ماهواره با مشکل مواجه شود، دور انداختن آن تقریبا ساده است چرا که در مدار نزدیک به زمین قرار دارد. ماهواره را باید به مدار پایینتر منتقل کرد و آن‌ در اتمسفر سقوط می‌کند و می‌سوزد.

سایر صورت‌های فلکی احتمالا در مدار بالاتری قرار می‌گیرند که در این زمان، بجای اینکه آن‌ها را به مدار نزدیک زمین هدایت کرد، باید بالاتر به سمت مداری به نام «مدار قبرستان» منتقل کرد. اما اگر یک ماهواره در مدار بالاتر با مشکل مواجه شود، احتمالا برای مدت زمان طولانی در آنجا باقی می‌ماند. در همین راستا برخی ماهواره‌ها به ویژگی‌هایی مانند قلاب مجهز شده‌اند تا ماهواره دیگری بتواند به آن‌ها متصل شود و آن‌ها را از بین ببرد.

چه آینده‌ای در انتظار صورت فلکی ماهواره‌ای است؟

هاینو روی این موضوع تاکید می‌کند که اسپیس ایکس تلاش‌هایی بیش از آنچه موظف بوده، انجام داده تا مشکلات مربوط به استارلینک را برطرف کند و اطمینان دارد این مشکلات قابل حل هستند. یکی از مشکلات این است که با افزایش محبوبیت صورت‌های فلکی ماهواره‌ای و همچنین پرتاب بیشتر آن‌ها در آینده توسط کمپانی‌های مختلف، آیا آن‌ها توجهی به آسمان شب خواهند کرد؟ هاینو در پاسخ می‌گوید:

«اسپیس ایکس بیش از آنچه از نظر قانونی موظف به انجام آن‌ها بوده، برای حل مشکلات تلاش کرده است. اخترشناسان رابطه کاری بسیار خوبی با استارلینک دارند، اما مشخص نیست که چنین رابطه‌ای در آینده با دیگر کمپانی‌ها وجود داشته باشد یا خیر.»

آیا می‌توان به شرکت‌های دیگر برای حرکت در مسیر اسپیس ایکس اعتماد کرد؟ چندین پیمان و توافق برای استفاده از فضا وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به مواردی مانند نابودی ماهواره‌ها در زمان پایان عمر آن‌ها اشاره کرد. با این وجود بسیاری از متخصصان به این موضوع اشاره می‌کنند که این پیمان‌ها باید تقویت شوند و برای شرکت‌هایی که از آن‌ها پیروی نمی‌کنند نیز عواقبی درنظر گرفته شود.

کینگ در این زمینه می‌گوید:

«مشکل این است که هیچ هیئت حاکمه‌ای وجود ندارد که بتواند به صورت یکسان و یکنواخت مجازات‌ها را اعمال کند. پیمان‌ها و دستورالعمل‌های قدرتمندی وجود دارند، اما اجرای آن‌ها مشکل‌ساز است.»

صورت‌های فلکی ماهواره‌ای مانند استارلینک راه‌های جدیدی در زمینه ارتباطات ایجاد می‌کنند، اما باید تعادلی میان توانایی‌های ارتباطی و مطالعه آسمان شب ایجاد کرد و توانست به درکی از جهان فراتر از زمین دست پیدا کرد. در نهایت کینگ به این موضوع اشاره دارد که هیچ فردی صاحب فضا نیست و همه ما می‌خواهیم آن را به اشتراک بگذاریم.