For nyligt har vi kunnet læse at store satellitkonstellationer i lav jordbane er på vej. Lav jordbane strækker sig nede fra der-hvor-man-ikke-brænder-op-med-det-samme og op til ca 2.000 km. Spionsatelliter kan finde på at dykke under 100km, som jeg har skrevet lidt om tidligere, men det er økonomisk udfordrende at være under 250 km. Selv ISS i 350-400 km skal jævnligt have hævet banen pga luftmodstand. Det nedre Van Allen bælte begynder ved ca 1.000 km. Bliver man under det får man ikke helt så mange strålingstæsk. Der er altså god grund til at krybe sammen mellem ~400 til ~1.000 km over jordens overflade og dermed er lav jordbane faktisk en begrænset ressource.
Kugleskalsvolumet rundt om jorden mellem 400 til 1000 km over overfladen er 377 milliarder kubikkilometer. Hvor meget fylder en satellitbane? Et simpelt overslag er tværsnitsarealet af satellitten gange banes omkreds. Det giver det gennemfløjne volumen. Voluminet har form som en cykelslange. Med en banehøjde midt i feltet (700 km), ville DTUsat-2 bruge 0,00087 km3 (altså 0,87 milli-km3). Prototypen til Starlink (TinTin A og B eller MicroSat 2a og 2b) behøver 1,46 km3 i 700 km højde. Og ISS ville behøve 96,4 km3.
Det ligner umiddelbart at der er plads 1 milliard ISS'er. Problemet er at bare at banerne ikke kan pakkes i skalvoluminet uden at de krydser hinanden.
Skitsen nedenfor viser et snit igennem kugleskallen, i højre side har jeg forstørret en bid af kugleskallen 20 gange op. Kugleskallen er tegnet med grønt. I forstørrelsen har jeg stablet satellitter ovenpå hinanden, det er de røde streger. Man skal forestille sig at de er på vej ind i skærmen eller på vej ud af skærmen. Som det fremgår kan der sagtens ligge 10.000 satelliter stakket i baner imellem 400 og 1.000 km's højde - også selv om det er ISS'er.
Eksemplet forudsætter at satellitoperatører og brugere af satellitservices på jorden vil acceptere at alle satellitter flyver i et bånd rundt om Jorden og at de hver især har deres egen unikke højde. Det kan bare ikke lade sig gøre. Satellitkonstellationer som Starlink, OneWeb, Planet og Kuiper Systems LLC kredser i specifikke højder, med hundreder eller tusinder satelliter i en given højde. Oveni er ideen med konstellationerne at dække hele Jordens overflade - eller i det mindste den tæt befolkede del. De skal altså spredes ud.
Forskellige banehøjder har også forskellige fordele. De lave baner giver kortere line-of-sight, det kan oversættes til mere båndbredde. Det betyder også at banebredden, altså bredden af den "sti" satellitten kan se under sig, er smallere end for en satellit i en højere bane. Vil man have overblik over et større område skal man altså højere op. Ligeledes har banens inklination - vinkel med ækvator - og banens LTAN - tidspunktet for hvornår ækvator krydses nordgående (som jeg kommer ind på her) også betydning for en satellits mission. Ganske som på Jordens overflade er nogle baneadresser altså mere lukrative end andre - og dér bliver der naturligt nok trængsel.
I 1978 fremsatte Donald Kessler den tanke, at et sammenstød mellem to objekter i lav jordbane kunne generere en sværm af fragmenter, der hver især kunne ramme nye objekter. Hvis tætheden af objekter, fx. satelliter eller raketdele, er høj nok kan man altså forestille sig en kædereaktion, der kunne ende med at lave en uigennemtrængelig sky af fragmenter. I den situation ville menneskeheden så have spærret sig selv inde på Jorden. Scenariet er døbt Kessler syndromet og er blandt andet brugt i filmen Gravity.
At beregne risikoen for en kollision er ikke enkel. Istedet kan vi tage DTUsat-2 som eksempel. Jeg får en notits fra Space-track.org hvis DTUsat-2 kommer tættere på et andet objekt end 900 meter eller deromkring. Samtidig får jeg også en sandsynlighed for kollision. I den seneste notifikation fra august var tallene: 859 meters minimumsafstand i alle tre dimensioner og en sandsynlighed for kollision på 1,2 e-15 (0,00000000000012 %). Det værste vi har oplevet var 29 meters minimumsafstand og en sandsynlighed på 0,82 %, men det er over de sidste +5 år. Jeg har ikke talt antallet af notifikationer op, men det ligger omkring 8 stk. pr år. Selvom vi ligger i en rimelig populær bane går det altså stadig.
Andre er mindre heldige. Irridium 33 satellitens møde med den udtjente Kosmos 2251 er nok det mest berømte. Før uheldet vurderede folkene bag Irridium at risikoen for at en af deres satelliter ville ramme et andet objekt var én ud af 50 millioner. Celestrack beregnede før uheldet den korteste afstand mellem Kosmos 2251 og Irridium 33 til 584 meter. Både amerikanerne, inderne og kineserne har med vilje skabt rumskrot for at demonstrere deres evne til at ødelægge satelliter - sidstnævnte med værste konsekvenser pga banehøjden.
Både og. For at opsende en satellit skal man ansøge om tilladelse i ens egen stat. Således skal Danmark påtage sig ansvaret for dansk opsendte satelliter. Vil Danmark ikke det får man ikke tilladelse til at komme i kredsløb. Satellitten skal også registreres hos FN og bør følge FN's anbefalinger for reduktion af rumskrot. Som bekendt har FN ikke mange strafferetslige muskler, derfor er der kun tale om anbefalinger. Jeg har skimmet dokumentet igennem, men kan ikke se den berømte 25 års grænse nævnt nogen steder.
Den hårdeste regulering er sjovt nok indirekte gennem en anden begrænset ressource, nemlig radiofrekvensbåndet. For at kommunikere med en satellit skal man i sagens natur anvende radio og det kræver tilladelse hos ITU.
Imens FN, forskere og andre intressenter diskuterer mulig regulering og vurderer risici har en række firmaer meldt sig på banen for at tilbyde nye services til menneskeheden. Det kræver som nævnt tusinder af satelliter i lav jordbane og vil alt andet lige tage plads og øge risikoen for kollisioner. Det kan muligvis også skabe monopollignende afhængigheder af infra-struktur, som vi har set en del eksempler på de sidste år.
Hvem bestemmer hvor hegnspælene i lav jordbane skal stå? Da ressourcen er begrænset bør den reguleres så fælles interesser kan tilgodeses, herunder ikke mindst forskning, udvikling og undervisning.
