Hãy khám phá quỹ đạo thấp, một thế giới nhỏ ở trên thế giới

Đạt được quỹ đạo là một bài tập khó. Nhưng các quốc gia và công ty đang làm gì ở đây? Từ 250 đến 1 Độ cao 500 km, ở đây chúng ta đang ở quỹ đạo thấp. Đó là một khu vực rất phân cấp, có thể được sử dụng cho mọi thứ…

Và tốt nhất là không chỉ bất cứ thứ gì.

Quỹ đạo rất thấp, đang trong giai đoạn thử nghiệm

Có rất ít vệ tinh đang hoạt động ở độ cao dao động trong khoảng từ 200 đến 300 km, và điều này vì những lý do rất đơn giản: do ma sát của một vài hạt khí quyển vẫn ở độ cao này, vệ tinh nhanh chóng bị giảm tốc độ và khử hấp thụ. Nó sẽ chỉ mất một vài tuần hoặc thậm chí một vài tháng. Nhưng trên thực tế, đối với một công ty muốn thử nghiệm một cảm biến mới, một ăng-ten sáng tạo, một tấm pin mặt trời siêu nhẹ hoặc thiết bị điện tử hoạt động tốt hơn và rẻ hơn những công ty khác, đôi khi đó là một cơ hội tuyệt vời. Ngay cả khi thử một cái gì đó để nhanh chóng ghi nợ một vệ tinh, như một cánh buồm mặt trời …

Các bệ phóng hạng nhẹ như Electron, hoặc các lần cất cánh thông thường với vài chục vệ tinh dưới dây dẫn, đôi khi dừng ở độ cao thấp để thả các vệ tinh thử nghiệm nhỏ này. Họ không cần động cơ, và nếu họ thất bại nhanh chóng, miễn là kiểm tra phần cứng của họ đã hoạt động, đó không phải là vấn đề lớn. Một số cũng đến để thử nghiệm các định dạng vệ tinh mới. Sau sự ra đời vào những năm 2010 của CubeSat (một tiêu chuẩn vệ tinh dựa trên các “viên gạch” 10 x 10 x 10 cm), nhiều đối thủ cạnh tranh khác nhau đang thử nghiệm các nền tảng thậm chí còn nhỏ hơn của riêng họ.

Có một phương tiện khá nổi tiếng được tìm thấy ở độ cao này, đó là tàu con thoi quốc phòng cỡ nhỏ của Mỹ do Boeing chế tạo: X-37B. Nhưng nó có một động cơ để đưa nó trở lại độ cao “bình tĩnh hơn” nếu bầu khí quyển bắt đầu giảm tốc độ quá mức.

Ở độ cao của các trạm vũ trụ…

Nói chung, nếu nên hết sức lưu ý đến vấn đề va chạm và các mảnh vỡ trên quỹ đạo, thì phải đặc biệt chú ý đến vấn đề hiện đang ở độ cao 425 x 428 km và có năm phi hành gia, tức là ISS. Hàng nghìn vệ tinh và mảnh vỡ đi qua quỹ đạo của nó mỗi ngày… Điều đó không có nghĩa là nó cũng phải liên tục điều động! Bản thân ISS phóng ra hàng chục vệ tinh nhỏ mỗi năm, để hỗ trợ các chương trình thương mại, cũng như các dự án của các cơ quan hỗ trợ các trường đại học hoặc các sáng kiến ​​cho các bang không có ngân sách lớn.

Ở độ cao khoảng 400 km, số lượng vệ tinh đa dạng hơn. Có CubeSats lớn hơn, vệ tinh quan sát Trái đất, một vài “gián điệp” có vị trí nổi tiếng, nhưng khả năng của họ được bảo vệ một cách đáng ghen tị. Và một số xác động vật cũ từ những năm 70 và 80, đang chậm chạp để ghi nợ…

Chào mừng đến với Viễn Tây

Ở độ cao từ 500 đến 750 km, chúng ta bắt gặp vô số vệ tinh khác nhau. Trước hết, có những thứ của hầu hết các chòm sao đang được sử dụng hoặc đang được xây dựng ngày nay: liên lạc Iridium, quan sát Trái đất với CubeSats từ PlanetLabs (và nhiều người khác), kết nối với Starlink, vệ tinh theo dõi tàu của Speyer, radar Iceye … Có các vệ tinh của tất cả các cường quốc không gian và “dân số” ở đó dày đặc.

Các quốc gia lớn cũng có một số đơn vị nhất định ở đó mà nhiệm vụ không được tiết lộ công khai (radar, gián điệp điện tử, vệ tinh “du khách”, v.v.). Chính ở những độ cao này, rất có thể trong tương lai gần sẽ xảy ra va chạm… Có thể là giữa các vệ tinh cũ đã bị vô hiệu hóa. Bởi vì ngoài độ cao 500 km, ma sát với các phân tử khí quyển rất yếu, và thường mất vài thập kỷ để một vệ tinh hoặc một tầng tên lửa được khử hấp thụ.

Hubble cũng ở đó!

Heliosynchronous, theo sau Mặt trời

Có quỹ đạo thấp được tìm kiếm nhiều hơn những quỹ đạo khác. Ví dụ, đối với một liên lạc hoặc chòm sao quan sát Trái đất, sẽ rất hữu ích khi bay qua toàn bộ địa cầu. Điều này trông có vẻ dễ dàng… Nhưng đòi hỏi cái được gọi là độ nghiêng cực: khi cất cánh, bệ phóng được định hướng về phía Cực (trong thực tế, hơi lệch sang một bên để tránh nguy cơ va chạm). Nhưng thậm chí còn tốt hơn: “Cuộn” của quỹ đạo thấp, quỹ đạo cực không đồng bộ helios, giữa 700 và 1 000 km tùy theo độ nghiêng. Bởi vì bạn không chỉ bay qua toàn bộ Trái đất, mà bất kể bạn bay ở đâu, vệ tinh của bạn đang tiến cùng tốc độ với Mặt trời quanh Trái đất. Kết quả là, trên các lục địa mà chúng ta bay qua, nó luôn luôn giống nhau! Chẳng hạn như buổi trưa (thực tế, không có bóng tối) hoặc mười giờ, chẳng hạn (thực tế, các bóng luôn được định hướng giống nhau).

Những quỹ đạo này, được tìm kiếm nhiều nhất để quan sát trên mặt đất như chòm sao LandSat của Mỹ, Copernicus của châu Âu hoặc Gaofen của Trung Quốc. Ngoài ra còn có các vệ tinh khí tượng. Để lưu lại các địa điểm trong các quỹ đạo này, một số cơ quan hình thành các “đoàn tàu”, nghĩa là sắp xếp giữa chúng sao cho một số vệ tinh đi theo nhau trên cùng một quỹ đạo. Bằng cách này, chúng không những không làm phiền lẫn nhau mà còn có thể dễ dàng so sánh và trao đổi dữ liệu của chúng với nhau.

Và hơn thế nữa ?

Có rất ít vệ tinh đang hoạt động trên độ cao 850 km, ngay cả khi có rất nhiều mảnh vỡ ngay từ những ngày đầu khám phá không gian: các vệ tinh có ít tài nguyên để điều động, vì vậy ở độ cao 800 km thể hiện khả năng nằm trong quỹ đạo ổn định cho một thời gian rất dài. Ngay cả khi điều đó có nghĩa là ngày nay chúng đại diện cho các mảnh vụn có thể tồn tại trong quỹ đạo trong vài thế kỷ. Đây là trường hợp của Vanguard-1vệ tinh thứ hai của Mỹ, hay Asterix-1 vệ tinh đầu tiên của Pháp, vẫn còn trên quỹ đạo. Tất nhiên, khu vực này là “dân cư thưa thớt”, nó được một số người coi là khu vực thuận lợi để thiết lập các chòm sao của họ. Đây là trường hợp của OneWeb, mặc dù hiện đã phá sản, có kế hoạch đưa hơn 600 vệ tinh lên độ cao khoảng 1250 km.

Chúng tôi xem xét điều đó xa hơn 1 000 km và lên đến 12.000 km tại đường xích đạo, sự hiện diện của vành đai Van Allen bên trong có thể làm gián đoạn các phép đo và trên hết là làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện tử trên tàu. Nhưng sự phân bố của nó (tập trung quanh đường xích đạo) không đồng đều theo độ cao.

Tất nhiên, vẫn còn nhiều quỹ đạo thú vị khác… nhưng cao hơn nhiều!