Yıldızlara hükmedecek uydu takımyıldızları

Gökyüzü: tanrısallığın ve yaşamın bir parçası

   Biz insanlar, huzur bulmak veya kendimizden daha büyük bir şeye bağlanmak için her zaman gökyüzüne baktık. Yaşam yaratmak için gerekli olan hayati unsurlar, yıldızların fırınında bulunabilir: bizler yıldız tozuyuz . Dünya'da yaşam başladığından beri canlılar Güneş, Dünya ve yıldırımların yaydığı elektromanyetik alanlara bağlı olarak evrimleşmişlerdir.

Atmosfer: bizim küçük yaşam alanımız

   Dünyanın atmosferi , yaşam için doğru sıcaklık, basınç ve kimyasal koşulların yaratılmasına yardımcı olur. Ayrıca bizi güneşin zararlı ultraviyole emisyonlarından korur. Dünya bir elma büyüklüğünde olsaydı, atmosfer elmanın kabuğunun 1/20'si kadar olurdu. Uzay, deniz seviyesinden sadece 100 km (62 mil) yükseklikte, Kármán hattında başlar. Eğer ıssız bir diyardan geçerseniz, size en yakın insan , başınızın 420 km üstünden geçen Uluslararası Uzay İstasyonundakiastronotlar olabilir .

Uyduların takımyıldızları

   Bir uydu bir takip bir nesnedir yörüngeye bir gezegen veya bir yıldız etrafında (yol). Ay, Dünya'nın tek doğal uydusudur. SSCB 1957'de Sputnik-1'i fırlattığından beri, yapay uydular Dünya'nın etrafında dönüyor. Telekomünikasyon (ses, veri, radyo, televizyon), navigasyon (GPS gibi), Dünya'nın bilimsel izlenmesi (hava, iklim, yaşam), astronomi, harita yapımı, askeri ve istihbarat hizmetleri sunarlar.

   Bir uydu takımyıldızı, yerdeki daha geniş alanları kapsamak için birden fazla uydu kullanır. Dünya'dan ne kadar uzak olursa, uydunun kaplayabileceği alan o kadar geniş olur. Yine de, çoğu takımyıldız Alçak Dünya Yörüngelerini kullanır (LEO, 160 km - 2.000 km irtifalarda); bazıları Orta Dünya Yörüngelerini kullanır (MEO, 2.000 km - 36.000 km'de). Geostationary Orbit (GEO) uyduları, Dünya üzerindeki aynı noktanın 36.000 km üzerinde sabit bir pozisyonda kalır. Bir TV uydu çanağı her zaman aynı GEO yayın yapan uyduya işaret eder. En yeni İnternet hizmeti takımyıldızları LEO yörüngelerini kullanır.

   Uydu takımyıldızlarının dikkate değer farklılıkları olabilir. İki uç noktaya bakalım: Fransız Thales Group tarafından inşa edilen MEO takımyıldızı O3B ve Elon Musk'ın SpaceX tarafından inşa edilen LEO takımyıldızı Starlink . Starlink, O3B'den (125 ms) daha iyi bir gecikme (20 ms) sunar. (Gecikme, verileri taşımak için kullanılan zamandır.) Ancak LEO ile düşük gecikme, yüksek bir bedelle gelir: her uydu, Dünya yüzeyinin yalnızca küçük bir kısmına hizmet verebilir. O3B, sadece 20 uydu ile Dünya'nın kara ve deniz alanlarının çoğunu kapsıyor; Starlink'in planları ise 42.000 uyduyu içeriyor!

   Bir uydu takımyıldızına bağlanmak için her kullanıcının uydu telefonu (yani Globalstar, Iridium) veya uydu çanağı (O3B, Starlink, OneWeb) gibi bir cihaza ihtiyacı vardır. Lynk'in LEO takımyıldızı, normal, değiştirilmemiş cep telefonlarını kullanarak yazılı mesajlaşmayı vaat ediyor.

Nasıl çalışırlar?

   Her takımyıldız farklıdır. İnternete bağlanmak için Starlink kullanıcılarının kendi uydu çanaklarına ihtiyaçları vardır. O3B ve OneWeb müşterileri, akıllı telefonlarını veya dizüstü bilgisayarlarını uydu bağlantılı bir yolcu gemisinde, açık deniz petrol platformunda veya bir cep telefonu anteni aracılığıyla kullanabilirler. Çanak ve uydu, aşamalı dizi veya büyük bir Çoklu Giriş-Çoklu Çıkış anteni (mMIMO) olarak adlandırılan yüzlerce küçük anten içerir. Kullanıcıların yönüne yönlendirilen konsantre radyo frekansları (mikrodalga radyasyonu) üretirler. MEO O3B uydu kirişleri yerde 700 km çapa sahipken, LEO Starlink kirişleri sadece 14 km olabilir .

   Uzun mesafeli iletişim için (örneğin, Londra ve Chicago arasında bir Zoom araması veya Hong Kong ile Mexico City arasında bir metin mesajı), uyduların birbirleriyle iletişim kurması gerekir. Doğrudan lazer ışınları kullanan Uydular Arası Bağlantılar (ISL) idealdir, ancak yine de deneyseldir. Uydular ayrıca 12 gigahertz (GHz) ile 75 GHz arasında radyo frekansı sinyalleri (mikrodalga radyasyonu) kullanarak yer istasyonları aracılığıyla birbirine bağlanabilir. Bu frekanslar, daha geniş bir "veri borusu" sağlamak için Wi-Fi veya 4G cep telefonları için kullanılanlardan daha yüksektir: daha fazla spektrum ve bant genişliği sağlarlar ve verileri daha hızlı aktarabilirler.

Bu 5G mi?

   Telekomünikasyon uydu takımyıldızları genellikle karasal 5G mobil ağlarla ilişkilendirilir. Aslında aynı teknolojiyi paylaşıyorlar: uydu takımyıldızları ve karasal 5G mobil ağları, milimetre dalga frekansları ve devasa MIMO hüzmeleme antenleri kullanıyor. Bununla birlikte, bir mobil ağ, hücre kulelerini bağlamak için öncelikle fiber optik kablolar kullanır. (Batarya kulelerinden son kullanıcılara bağlantı kablosuzdur.) Yalnızca yüksek hızlı optik fiberden yoksun kırsal alanlar, baz istasyonlarına bağlanmak için uydulardan yararlanabilir. Uydular ve 5G teknolojileri paylaşsa da, “5G”nin ortak bir tanımı yoktur; bu nedenle 5G ile ilgili sorular her zaman tartışmalı olacaktır.

Neden bu kadar çok uydu?

   Çatınızdaki bir uydu çanağından uzaydaki bir uyduya ve geriye doğru veri taşımak, bir saniyenin çok küçük bir bölümünü alır. Çoğu uygulama bu tür hızlı yanıt süresi (gecikme) gerektirir. (Başka bir yazımda hangi uygulamaların farklı gecikmeler gerektirdiğini anlatmıştım.) LEO uyduları en iyi gecikmeyi sağlıyor. MEO uyduları her türlü iletişim için kullanılabilir, ancak her zaman en iyi kullanıcı deneyimini sağlamayabilir.

   Uzun mesafelerde, düşük yörüngeli uydular, fiber optikten daha düşük bir gecikme sağlar. Işık, uzayda ve havada (300.000 km/saniye), bir fiber optik kablodan (200.000 km/sn) çok daha hızlı hareket eder. LEO uydu takımyıldızları bu nedenle çok uzun mesafelerde gecikmede rakipsiz bir avantaja sahiptir. Her bir milisaniye önemli olduğunda, bilgisayarlar arasında neredeyse anlık hisse senedi ticaretinde olduğu gibi, LEO bir oyun değiştirici olabilir . Yakında, tüm borsa platformları uzay yoluyla birbirine bağlanacak.

   Artan video talepleri nedeniyle, telekom endüstrisi İnternet veri trafiğinde üstel bir büyüme bekliyor. Bu eğilim tartışılırken aslında yavaşlama göstergeleri var; ancak mega takımyıldız operatörleri, yanlış bahse girmek ve ağlarının boyutunu küçültmek istemezler. Bir uydunun maksimum veri kapasitesine (saniyede gigabit) ulaşıldığında, daha fazla uydu fırlatılmalıdır. Doygunluğun yoğun nüfuslu alanlarda gerçekleşmesi muhtemeldir. Mevcut uydulardaki yükleri azaltmak için daha fazlasının eklenmesi gerekiyor.

   Artan veri talebiyle birleşen düşük gecikme yarışı, on binlerce yeni LEO uydusunun konuşlandırılmasını haklı çıkarmak için mükemmel bir reçetedir. Birkaç şirket önümüzdeki birkaç yıl içinde bunları piyasaya sürmeyi planlıyor.

Kaç uydu beklemeliyiz?

   Şimdiye kadar, OneWeb (İngiltere) en büyük takımyıldızı planlıyor. OneWeb, 48.000 uydu fırlatmak için ABD Federal İletişim Komisyonu'na başvurdu. SpaceX Starlink (ABD) 42.000 uydu planlıyor. CASC GW (Çin) 13.000, Amazon Kuiper (ABD) ise 3.000'i hedefliyor. Diğer takımyıldızlar için planlar şimdiye kadar daha küçük kalıyor. Toplamda 100.000'den fazla alçak yörüngeli uydu bekleyebiliriz! Bu, 64 yılda uzaya fırlatılan nesne miktarının dokuz katı ve mevcut 2600 LEO uydusunun 40 katıdır.

Takımyıldızların savaşı: Seni özleyeceğim Cassiopea

   Centre Ardenne Gözlemevi'nin yöneticisi Belçikalı gökbilimci Giles Robert şunları söyledi: "Yıldızlı gökyüzü, her yerde ve tüm zamanlardan beri Dünya'nın tüm halklarının ortak manzarasıdır." 1 Mevcut uydu fırlatma planları gerçekleştirilirse, çıplak gözle görülebilen 9000 yıldızdan on kat daha fazla LEO uydusu olacaktır. Ortalama olarak, gökyüzündeki her bir derece kare iki uydu görecektir.

   Şimdi, bir avuç milyarderin hırsı, yakında doğanın takımyıldızlarını hızlı hareket eden antenlerden oluşan çılgın bir bale haline getirecek. Yıldız gözlemcileri ne yapabilir? Bu CEO'lara ve hissedarlarına UNESCO'nun 1994 Gelecek Nesiller İçin İnsan Hakları Evrensel Beyannamesi'ni hatırlatalım : “Gelecek nesillere ait kişilerin, temiz gökyüzü de dahil olmak üzere, kirlenmemiş ve zarar görmemiş bir Dünyaya sahip olma hakkı vardır.”

   Birkaç gökbilimci derneği, uydu mega takımyıldızlarının yeni bir tür ışık kirliliği ile astronomik gözlemlere kaçınılmaz olarak zarar vereceğini iddia ediyor . Her uydu, yıldızların, gezegenlerin, ayların, galaksilerin, kuyruklu yıldızların, bulutsuların ve daha fazlasının gözlemini tamamen mahvedebilecek uzun bir iz bırakacaktır.

   Profesyonel gökbilimciler, doğal radyofrekansların yanı sıra evrenden gelen görünür ışığı da gözlemlerler. Nature'ın 2021 raporuna göre , uydu takımyıldızlarının radyo frekansı emisyonları, doğal emisyonlarla etkileşimleri nedeniyle gökbilimcilerin gözlemlerini ciddi şekilde tehdit ediyor.

   İnsan yapımı takımyıldızlar, amatör gökbilimcilerin ihtiyaçlarını ve katkılarını da göz ardı eder. Amatörler, Dünya'ya düşebilecek ve gerçek felaketlere neden olabilecek asteroitleri takip ediyor. Artan sayıda uydu, tespit edilemeyen afet riskini artırıyor.

   Galaksinin en zengin adamı, Starlink'in baş kontrolörü Elon Musk, bir bilim adamı değil. İş hayatındaki kazançlı gerçekleri, modern astronomi hakkında yanlış açıklamalar yapmasını engellemez. Musk, tüm teleskopların nihayetinde uzayda olması gerektiğini ve uydularının astronomideki keşifler üzerinde sıfıra yakın bir etkiye sahip olacağını söyledi. Aslında, uzay tabanlı teleskoplar son derece pahalıdır. Yer teleskoplarını tamamlayabilirler ancak asla yerini alamazlar. Starlink, uydularının yansımasını biraz azaltarak (güneş panellerini boyamak onları işlevsiz hale getirecek) astronomi üzerindeki etkiyi azaltmaya çalışıyor olsa da, bilimsel verilere zarar vermesi kaçınılmazdır.