Супутникові мегасузір’я дедалі частіше порівнюють із «будиночком з карт». Це не гучна метафора для драматичного ефекту, а доволі точний опис системи, яка виглядає стабільною — аж до моменту, коли одна серйозна подія може різко вивести її з рівноваги. Саме до такого висновку дійшли дослідники під керівництвом Сари Тіль, колишньої аспірантки Університету Британської Колумбії, а нині науковиці Прінстонського університету.
Науковці не звинувачують операторів супутників у недбалості й не стверджують, що системи уникнення зіткнень не працюють. Проблема значно глибша: навколоземний простір став настільки щільним, а керування супутниками — настільки безперервним і складним, що навіть рідкісний збій може дуже швидко перетворити «контрольований рух» на хаос.
Орбіта, яка більше не порожня
Колись низька навколоземна орбіта вважалася величезною і майже вільною. Ситуацію кардинально змінили мегасузір’я — тисячі супутників, розміщених на близьких висотах і в подібних орбітальних «шарах». У таких умовах для виникнення ризику не потрібна аварія — достатньо часу.
За підрахунками дослідників, у межах мегасузір’їв «близькі зближення» (коли два супутники пролітають на відстані менш ніж одного кілометра) відбуваються в середньому раз на 22 секунди. У системі Starlink такі ситуації трапляються приблизно кожні 11 хвилин. Щоб уникати зіткнень, кожен супутник Starlink у середньому здійснює близько 41 корекції орбіти на рік.
Формально це виглядає як історія успіху: супутники «бачать» одне одного, коригують траєкторії й продовжують роботу. Але водночас це означає, що постійне, точне маневрування — вже не перевага, а необхідна умова існування всієї системи.
Рідкісні сценарії, які лякають найбільше
Найбільше інженерів турбують події, що трапляються нечасто. Саме вони, так звані «граничні випадки», здатні зруйнувати систему, яка роками здавалася надійною.
Для супутникових мегасузір’їв таким сценарієм є потужні сонячні бурі. Не тому, що про них не знають, а тому, що вони можуть одночасно вдарити по кількох слабких місцях — і зробити це дуже швидко.
Як сонячні бурі загрожують супутникам
Сонячні шторми впливають на супутники щонайменше двома способами. По-перше, вони нагрівають і «роздувають» верхні шари атмосфери Землі. Через це супутники стикаються з більшим аеродинамічним опором, швидше втрачають висоту і змушені витрачати більше пального для утримання орбіти.
Одночасно зростає невизначеність у визначенні точного положення супутників — а це серйозна проблема для систем уникнення зіткнень. Чим гірше відома позиція об’єктів, тим більше маневрів доводиться виконувати саме тоді, коли точність і ресурси критично важливі.
Як приклад наводиться «буря Ґеннона» у травні 2024 року: під час неї понад половина всіх супутників на низькій орбіті змушені були коригувати свої траєкторії.
Другий ризик ще серйозніший — сонячні бурі можуть порушувати або повністю виводити з ладу зв’язок і навігацію. У такій ситуації супутники не просто літають менш передбачувано, а можуть узагалі втратити здатність отримувати команди й координувати маневри. Саме тоді переповнена орбіта починає нагадувати ланцюгову аварію, якій потрібен лише поштовх.
Скільки часу до катастрофи?
Коли говорять про орбітальну катастрофу, зазвичай згадують синдром Кесслера — сценарій, за якого зіткнення створюють уламки, уламки спричиняють нові зіткнення, і космос поступово стає непридатним для використання. Але цей процес повільний і розтягується на десятиліття.
Щоб показати ближчу загрозу, дослідники запропонували новий показник — CRASH Clock (умовний «лічильник зіткнення»). Він оцінює, за який час може статися велике руйнівне зіткнення, якщо супутники раптово втратять можливість виконувати маневри ухилення.
За їхніми розрахунками, станом на червень 2025 року повна втрата контролю над маневрами може призвести до катастрофічного зіткнення приблизно за 2,8 дня. Для порівняння: у 2018 році, до масового розгортання мегасузір’їв, на це знадобилося б близько 121 дня.
Навіть коротший збій небезпечний: втрата контролю лише на 24 години, за оцінками вчених, уже несе близько 30% імовірності серйозного зіткнення з утворенням уламків.
Чому попереджень може бути замало
Сонячні бурі рідко дають багато часу на підготовку — зазвичай йдеться про день або два. Навіть із попередженням можливості дій обмежені: захист систем, спостереження й надія, що зв’язок і навігація не зникнуть.
Проблема в тому, що у разі серйозних порушень оператори мають лише кілька днів, щоб відновити повний контроль. І це особливо тривожно, якщо згадати події на кшталт Каррінгтонської бурі 1859 року — найпотужнішої в історії спостережень. Її сучасний аналог цілком може спричинити збої, що триватимуть довше, ніж «безпечне» вікно в кілька днів.
Крихка інфраструктура над нашими головами
Мегасузір’я дають світу реальні переваги: глобальний інтернет, резервні канали зв’язку, нові сервіси та розвиток космічної економіки. Але метафора «будиночка з карт» нагадує: стабільність цієї системи тепер залежить від безперервного, високоточного керування в середовищі, де рідкісні, але руйнівні події — це норма.
Коли найгірший сценарій може означати втрату доступу до космосу на покоління вперед, питання «наскільки це ймовірно?» перестає бути суто технічним. Воно стає глобальним — приблизно таким самим, як питання, чи витримає енергомережа шторм раз на сто років. Тільки ця «мережа» мчить над нашими головами зі швидкістю 27 тисяч кілометрів на годину.
Дослідження опубліковане на платформі arXiv.