Stelt u zich eens voor: negenennegentig procent van de aardobservatie- en communicatiesatellieten die naar verwachting tegen 2030 gelanceerd zullen worden, zal in een baan om de aarde worden gebracht zonder een alomvattend bestuursregime.

De snelle uitbreiding van het lanceervermogen en de toenemende dichtheid van ruimtevoertuigen testen nu al de grenzen van bestaande structuren die bedoeld zijn om het ruimteverkeer te helpen beheren en risico's te beperken. Het bestaande systeem is op zijn best gefragmenteerd en de instrumenten voor risicobeperking zijn beperkt, waardoor de kans groter wordt dat het nog steeds tekortschiet in het voorkomen van potentieel verlies van activa en de bijbehorende rechtszaken.

Het is nu tijd voor regeringen, technologen en investeerders om samen te werken aan het definiëren en toewijzen van orbitale slots en capaciteit - namelijk de posities boven de aarde bezet door satellieten - als onderdeel van een verbeterde benadering van ruimteverkeersbeheer (STM).

Een nieuw STM-systeem zal van cruciaal belang zijn om het groeipotentieel van de nieuwe ruimte-economie te ontsluiten. STM bestaat uit veel componenten – waaronder technologie en vereisten voor ruimteafvalbeheer (SDM) en space situational awareness (SSA) – die de creatie van wereldwijd aanvaardbare normen en governance stimuleren.

Het uitbreiden van het orbitale slot en de capaciteitstoewijzing om banen buiten GEO op te nemen, is een ander belangrijk onderdeel van effectieve STM. Het concept van slottoewijzing is niet nieuw, aangezien slots voor geosynchronous orbit (GEO) sinds 1963 worden beheerd door de International Telecommunication Union (ITU).

Er bestaat momenteel echter geen vergelijkbaar systeem of lichaam voor het toewijzen van slots voor een middelhoge baan om de aarde (MEO), een zeer elliptische baan (HEO) of een lage baan om de aarde (LEO), waar de overgrote meerderheid van de nieuwe satellieten in een baan om de aarde worden geplaatst.

Voordelen van een orbitaal slotregime voor LEO en MEO zijn onder meer verbeterde bescherming voor de volledige ruimte-economie, en omvat ook de volledige suite van ruimtewaardeketentoepassingen. Sovereign and commercial satellite communications (SATCOM), Earth Observation (EO) en positioning, navigation, and timing (PNT)-diensten zullen allemaal profiteren van verhoogde veiligheid en deze grotere veerkracht voor de ruimtevaartsector.

Op basis van onze analyse en op projecties van ruimtevaartverzekeringsmaatschappij AXA XL, kan de totale waarde van activa in een baan om de aarde tegen 2030 oplopen tot $ 230 miljard, een stijging ten opzichte van $ 38 miljard vandaag. Het overeenkomstige risico van groei van activaverlies tot $ 1.9 miljard (van slechts $ 65 miljoen vandaag) vormt een grote bedreiging voor de waarde van de ruimtevaarteconomie en stimuleert de ontwikkeling van een robuust systeem om de huidige en toekomstige toewijzing van slots te helpen beheren.

Zoals Beckett Jackson, directeur van AE Industrial Partners, opmerkt: “Terwijl de particuliere sector en investeerders de mogelijkheid en het kapitaal hebben om oplossingen te ontwikkelen om wildgroei aan LEO veilig te beheren, zorgt het ontbreken van een algemeen erkende reeks normen en beleid voor onzekerheid over de behoeften van klanten, acceptatie cycli, en beperkt uiteindelijk potentiële investeringen.”

ORBITAL MANAGEMENT WETENSCHAP EN GESCHIEDENIS

Het wetenschappelijk onderzoek naar de orbitale capaciteit geeft duidelijk aan dat de hulpbron eindig is. In combinatie met de eveneens beperkte bron van spectrumtoewijzing, is de behoefte aan meer samenhangend beheer van orbitale bronnen duidelijk.

Richard Linares van MIT leidt momenteel onderzoek naar de empirische en analytische limieten van constellatiegrootte voor gegeven minimale scheidingsafstanden. Hij zegt dat met redelijke minimale scheidingsafstanden, individuele granaten honderden tot duizenden satellieten kunnen passen.

Volgens Linares: “De huidige praktijken voor het ontwerpen van constellaties omvatten typisch individuele shells voor elke operator, gescheiden door hoogte. Een andere belangrijke overweging voor capaciteit is hoe dicht schalen verticaal kunnen worden gestapeld. Satellieten bewegen niet in perfect cirkelvormige banen - hun banen worden beïnvloed door het niet-sferische zwaartekrachtveld van de aarde en door krachten zoals atmosferische weerstand en zonnestralingsdruk."

De verticale stapeling van orbitale slots, gecombineerd met scheidingsvereisten binnen die slots, zou twee wetenschappelijke parametervereisten kunnen suggereren als onderdeel van een STM-regime om de economische activiteit binnen elke schaal te beschermen. Slots en shells worden in dit artikel door elkaar gebruikt.

Het belang van toewijzing van orbitale slots wordt geëvenaard door het belang van toewijzing van orbitale draagkracht. Draagvermogen zou de veilige beperkingen kunnen definiëren van 'hoeveel' er in bepaalde orbitale gebieden kan worden geplaatst, terwijl zogenaamde slots een meer gedetailleerde definitie zouden zijn van de orbitale parameters die aan de specifieke satellieten zijn toegewezen.

Er bestaan ​​momenteel beperkte structuren voor STM, en ze blijven gefragmenteerd per land, instantie en baan. De ITU heeft een cruciale rol gespeeld sinds het in 1963 gastheer was van de buitengewone administratieve radioconferentie (ook bekend als de ruimteconferentie), die zich richtte op de toewijzing van radiofrequenties voor activiteiten in de ruimte. Dit werd vervolgens uitgebreid met de toewijzing van orbitale slots voor satellieten in GEO, en ondanks uitdagingen voor dit regime - inclusief de poging van zeven equatoriale landen om soevereiniteit te doen gelden over de slots boven hun grenzen met de Bogota-verklaring van 1976 - behoudt de ITU zijn rol bij het toewijzen van GEO-slots, waarbij de status quo ongewijzigd blijft.

De status-quo is gedeeltelijk gehandhaafd omdat het toewijzingsregime redelijk effectief is geweest bij het mogelijk maken en beheren van de groei van GEO als een baan en het vermijden van overcongestie, maar structurele beperkingen zijn duidelijk.

Orbitale slots in GEO zijn een eindige bron en er zijn er nog maar weinig beschikbaar. Slots bieden exclusieve rechten en worden toegewezen op basis van wie het eerst komt, het eerst maalt, en moeten binnen vijf jaar na toewijzing worden gevuld, waarbij de initiële licentie 15 jaar geldig is, maar kan voor onbepaalde tijd worden vastgehouden als de exploitant zijn satellieten vervangt op de einde van hun levensduur. Vanwege de schaarste en de tijdlijn voor het in gebruik nemen van een satelliet, vormt het verkrijgen van een orbitaal slot in GEO een uitdaging voor opkomende ruimtevaartlanden en nieuwere commerciële toetreders.

Evenzo bestaat er een bruikbare bestaande tool voor spectrum- en licentiebeheer onder de huidige processen voor het licentiëren van een LEO SATCOM-constellatie, maar dit is alleen gericht op het SATCOM-segment van de ruimtevaartwaardeketen. Om toegang te krijgen tot het voorgestelde baan- en spectrumgebruik, moet een bedrijf details over hun voorstel indienen via een licentieaanvraag bij de nationale regelgevende instantie (de Federal Communications Commission/FCC in de VS), waarna de indiening naar de ITU gaat, inclusief details over orbitaal gebruik. posities naast frequentiecoördinatiegegevens.

Het vereiste detailniveau in een dergelijke indiening, die openbaar wordt op de FCC-website, is echter beperkt; de volledige reikwijdte van constellatiegrootte/bereik/manoeuvreercapaciteit/slot/capaciteit in bedrijfsplannen blijft ondoorzichtig. De inconsistenties binnen het Amerikaanse FCC-proces worden versterkt wanneer ze naar het internationale niveau worden verheven; huidige processen schieten ver tekort bij wat nodig is.

Er is een groeiende erkenning van de noodzaak om orbitale congestie te beheersen - het National Orbital Debris Mitigation Plan, uitgebracht in juli 2022 erkent de dreiging die uitgaat van de ongecontroleerde groei van puin - maar dit heeft zich niet uitgebreid tot het vaststellen van slot- of capaciteitsregimes voor LEO, MEO of HOE.

Een tekort aan goede slots en capaciteit daarbinnen vormt al een probleem in GEO, en dit probleem zou zich te zijner tijd in andere banen kunnen voordoen. Een rapport uit 2020 van de National Academy of Public Administration (NAPA), in opdracht van het Department of Commerce als een onderzoek naar de optimale structuur om STM te besturen, concludeerde: “hoewel de ruimte enorm is, zijn sommige commercieel bruikbare locaties beperkt. De huidige en groeiende implementaties van satellietconstellaties die breedband bieden, moeten bijvoorbeeld in een lage baan om de aarde worden geplaatst, zodat de latentie - de tijd die nodig is om gegevens naar de satelliet en terug te reizen - op snelheden kan zijn die snel genoeg zijn om te gamen, navigatie en andere internettoepassingen.

NAPA merkt op dat "het nuttiger kan zijn om sommige regio's van de orbitale ruimte te beschouwen als een gemeenschappelijke bron (CPR)", wat suggereert dat om een ​​tragedie van de commons te voorkomen, robuuste bestuursstructuren gerechtvaardigd zijn om de toegang te behouden.

WIE MOET HET RUIMTEVERKEER BEHEREN?

Ruimtevarende naties moeten tot consensus komen en een internationale civiele organisatie oprichten met een duidelijk mandaat om STM-inspanningen te ondersteunen, onder meer door de toewijzing van orbitale slots en capaciteit voor LEO en MEO. Dit is de meest effectieve manier om orbitale slot- en capaciteitsdefinities te structureren en tegelijkertijd de militaire ruimtesoevereiniteit van de natiestaten te behouden. Zo'n instantie zou kunnen worden gemodelleerd naar de Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (ICAO), en het bestuur effectief ondersteunen door slots toe te wijzen, terwijl SSA wordt uitgebreid door objecten te volgen, waardoor de algehele STM-mogelijkheden worden verbeterd.

De vereisten van de ruimtevaartsector en het tempo waarin deze groeit, rechtvaardigen de oprichting van een multinationaal lichaam dat niet alleen de diverse belangen van verschillende landen kan dienen – zowel gevestigde ruimtevarende landen als opkomende ruimtevaarteconomieën – maar ook van innovatieve commerciële aanbieders van oplossingen, die zorgen voor een rechtvaardigere en duurzamere toegang tot de ruimte op de lange termijn.

ICAO vindt zijn oorsprong in het Verdrag van Chicago van 1944, waar 54 landen bijeenkwamen en de kernprincipes vastlegden die internationaal luchtvervoer mogelijk maakten. ICAO werd officieel opgericht als een VN-agentschap in 1947, met als missie internationaal beleid en normen te ontwikkelen, nalevingsaudits, studies en analyses uit te voeren en te helpen bij het opbouwen van luchtvaartcapaciteit. Het is geen regelgevende instantie en heeft geen bevoegdheid om het luchtruim te sluiten of beperkingen op te leggen aan luchtvaartmaatschappijen of luchthavens, maar coördineert en bemiddelt in plaats daarvan tussen de lidstaten.

De structuur van ICAO – met macht afkomstig van de 193 lidstaten, die de organisatie financieren en leiden – zou de structuur kunnen vormen van een ruimtespecifieke organisatie, die macht zou putten uit regeringen van gevestigde ruimtenaties, en er tegelijkertijd voor zou zorgen dat de belangen van opkomende ruimtenaties zouden vertegenwoordigd zijn. Het zou nationale ruimteagentschappen en andere entiteiten met uiteenlopende belangen kunnen helpen bij het beter vaststellen van normen en het coördineren van reacties op gebeurtenissen en incidenten in de ruimte.

Het argument om een ​​internationale organisatie op te richten om slots in banen buiten GEO aan te pakken, is ook niet nieuw - in 2002 stelde de Federal Aviation Administration Office of Commercial Space Transportation (FAA-AST) voor om een ​​International Space Flight Organization (ISFO) op te richten om te helpen bij het beheer van internationale ruimteverkeer inclusief lancering en landing, en in 2011 riep een paper gepubliceerd in Studies in Space Policy op tot de oprichting van een ICAO-equivalent voor ruimtevluchten.

Deze suggesties dateren van vóór de ongekende groei van de ruimtevaarteconomie gedurende het afgelopen decennium, gedurende welke tijd de behoefte aan effectieve coördinatie alleen maar groter is geworden.

Door te reageren op de uiteenlopende belangen van verschillende naties in de ruimte, inclusief het toewijzen van orbitale slots in LEO en MEO, zou een nieuwe organisatie er baat bij hebben om ruimtespecifiek te zijn, met diepgaande domeinexpertise en connecties met de bredere internationale ruimtevaartindustrie.

Het opzetten van een op zichzelf staande, ruimtespecifieke entiteit zou helpen om de prioriteiten van de organisatie te focussen en de bredere trend in de ruimtevaartsector weerspiegelen, waarin een groeiend aantal landen hun eigen nationale ruimteagentschappen en ruimtecomponenten binnen de strijdkrachten opricht. Deze ontwikkeling hoeft geen inbreuk te maken op of afbreuk te doen aan de ITU of ICAO in hun respectieve rol bij het ondersteunen van STM, maar zou eerder een aanvulling kunnen vormen op hun bestaande mandaten.

Standaarden, servicevereisten en interfaces moeten worden geharmoniseerd, zodat er een bekend soeverein militair kader kan bestaan ​​binnen het bredere ruimtevaartkader voor bestuur. Ruimtediplomatie – en de oprichting van een fundamentele internationale civiele ruimteorganisatie – is nog nooit zo urgent geweest.

De waardeontsluiting van een bestuursstructuur zal de groei mogelijk maken van verantwoordelijke SSA- en STM-bedrijven, die de duurzaamheid van de ruimte beschermen. Bedrijven uit de particuliere sector, waaronder Neuraspace, Scout, Kayhan en Privateer, leveren al waardevolle bijdragen om de levensvatbaarheid op lange termijn van operaties in overbelaste banen te waarborgen.

Bedrijven die op deze gebieden actief zijn, zullen belangrijke partners zijn bij het leveren van kritieke capaciteiten zoals het vermijden van botsingen, manoeuvreerbaarheid en de-orbit-systemen. Deze bedrijven moeten ook helpen het goede voorbeeld te geven bij het vaststellen van een norm voor maatschappelijk verantwoord ondernemen in STM, waaronder het veranderen van acquisitiepraktijken om alleen zaken te doen met bedrijven die plannen hebben om de baan te verlaten en een regime voor de toewijzing van slots ondersteunen.

Bruce Chesley, voormalig hoofdarchitect van Boeing, verantwoordelijk voor technologie-investeringen en productontwikkeling voor ruimteverkenning, cyberbeveiliging, raketverdediging en satellietsystemen voor militaire en commerciële toepassingen, benadrukt: in LEO - vereist een robuustere benadering van orbitale slottoewijzingen.

Gezien de complexiteit van het ontwerpen en oprichten van een nieuwe entiteit die is ontworpen om de toewijzing van orbitale slots te ondersteunen, is er dringende noodzaak om snel te handelen - voordat het ontbreken van een bestaand regime voor LEO en MEO echte, in plaats van hypothetische problemen begint op te leveren. Het proces om een ​​bureau op te richten met parameters voor een wereldwijd STM-regime kan de volgende stappen omvatten:

• Creëer een onafhankelijke commissie met het mandaat van een internationale organisatie; het VN-comité voor het vreedzaam gebruik van de ruimte (COPOUS) zou een vooraanstaande kandidaat zijn om zo'n comité te organiseren
• Stel het uitgangspunt vast dat de genoemde internationale commissie binnen de tijd zal evolueren tot de ISFO
• Zorg ervoor dat de eerste en onmiddellijke prioriteit van de commissie zou zijn het berekenen van het aantal orbitale slots dat beschikbaar is voor, en de beschikbare orbitale capaciteit binnen elk slot voor, toewijzing in LEO, MEO en HEO
• Laat de commissie een basislijn opstellen om het aanvaardbare risico op aanvaring binnen elk slot te berekenen, op basis van een wetenschappelijk bepaalde berekening voor de capaciteit binnen elk slot
• Laat de commissie haar aanbevolen wetenschappelijke methodologie presenteren om de beschikbare LEO-, MEO- en HEO-orbitale slots en capaciteit binnen elk te bepalen aan de leden van COPOUS
• Laat de commissie een wereldwijde eis vaststellen voor het lanceren van commerciële ruimten om een ​​systeem ter voorkoming van botsingen op te nemen dat voldoet aan specifieke veiligheidsnormen om een ​​vereiste voor buitengebruikstelling/ontmanteling op te nemen
• Laat de commissie wereldwijde normen voor geschillenbeslechting vaststellen voor spectrum, slot en capaciteit voor LEO, MEO en HEO

De rol van de ruimte in onze wereldwijde toeleveringsketen wordt snel groter, maar de kans om eerlijke toegang tot de ruimte te beschermen, kan te vroeg sluiten. De tijd om het huidige tijdperk van groei in de ruimte en op aarde te beschermen is nu.

S.Sita Sonty is partner en associate director voor lucht- en ruimtevaart en defensie bij Boston Consulting Group. Cameron Scott is de wereldwijde sectormanager van BCG. Johannes Wenstrup is senior partner en algemeen directeur van BCG en leidt de technologiegroep West Coast van het bedrijf en de wereldwijde softwarepraktijk.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in het nummer van SpaceNews van november 2022.

• Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.Klik Hier
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://spacenews.com/op-ed-parking-spots-for-satellites-reduce-congestion-promote-technological-growth/