Rewolucja na bardzo niskiej orbicie? Tu satelity muszą oddychać

Satelity od lat pełnią kluczową rolę w komunikacji i obserwacji Ziemi. Obecnie wokół naszej planety krąży już ok. 15 tys. obiektów, z których wiele, w tym Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i teleskop Hubble’a, działa na niskiej orbicie ziemskiej (LEO), czyli w przedziale od 400 do 2 tys. km nad powierzchnią naszej planety. Problem w tym, że LEO zaczyna się jednak robić przepełniona, m.in. przez rozbudowę sieci Starlink, co zmusza inżynierów do poszukiwania alternatyw niżej, tj. na bardzo niskiej orbicie okołoziemskiej (VLEO).

Bardzo niska orbita ziemska (VLEO), rozciągająca się od 100 do 400 km nad Ziemią, oferuje zupełnie nowe możliwości. Ze względu na niedużą wysokość, satelity uzyskują wyższą rozdzielczość obrazów powierzchni Ziemi, krótsze opóźnienia łączności oraz bardziej szczegółowe dane meteorologiczne. Jak wyjaśniają specjaliści w rozmowie z theconversation.com, to właśnie bliskość powierzchni pozwala na precyzyjniejsze obserwacje w czasie rzeczywistym.

VLEO to szansa na rewolucję w analizie zmian klimatycznych, agrotechnice czy reagowaniu na klęski żywiołowe. Krótsza droga sygnału poprawia szybkość internetu satelitarnego oraz jakość połączeń. Jednak gęstość atmosfery w tej strefie wymusza na naukowcach szukanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych, które pozwolą satelitom skutecznie radzić sobie z oporem aerodynamicznym.

Największym bowiem problemem VLEO jest właśnie ciągłe tarcie, które może sprowadzić satelity na Ziemię już po kilku tygodniach. Aby temu zapobiec, opracowywane są napędy wykorzystujące samą atmosferę jako paliwo. Profesorowie z Penn State i Georgia Tech pracują nad prototypem mikrofali plazmowej, która z jednej strony "wciąga" powietrze, podgrzewa je za pomocą mikrofal we wnętrzu satelity zwiększając tym samym jego objętość, a następnie wypuszcza przez specjalną dyszę w przeciwnym kierunku generując ciąg i umożliwiając dłuższe operowanie na bardzo niskich wysokościach.

Inżynierowie rozważają też użycie systemu z długimi linami łączącymi satelity na różnych wysokościach. Chociaż NASA nie realizowała jeszcze takiej koncepcji, podobne rozwiązania były badane w przeszłości, a obecnie ponownie zyskują zainteresowanie. Ich celem jest wydłużenie czasu działania satelitów mimo silnego oporu powietrza i obecności w nim korodującego tlenu atomowego.

Zaawansowane prace nad odpornymi materiałami, nowymi silnikami i innowacyjnymi koncepcjami pochłaniają ogromne środki – tylko w najbliższych trzech latach branża zainwestuje ok. 220 mld dol. VLEO może więc już wkrótce stać się fundamentem nowych usług internetowych, meteorologicznych i bezpieczeństwa.