Het aantal satellieten boomt. Elon Musk alleen al schoot er de jongste vier jaar liefst 5.000 omhoog. Vanuit de ruimte krijgen we straks internet, boosten we onze landbouw en monitoren investeerders hun beleggingen. Maar wordt het niet te druk?
Door Stephanie De Smedt, Laurens Dekock, Thomas Roelens en Raphael cockx 13 November 2023
Er cirkelen 8.000 actieve satellieten boven ons hoofd. Nooit waren dat er meer. Ze worden gebruikt voor toepassingen als weersvoorspellingen, communicatie en sterrenkunde.
Satellieten vliegen op verschillende hoogtes. De verste, de geostationaire satellieten, vliegen op 35.786 kilometer. Zij lijken vanop aarde gezien stil te staan.
De dichtste satellieten vliegen op minder dan 1.200 kilometer hoogte, in een lage baan (low earth orbit of LEO) Dat is de baan waar het ruimtestation ISS zich bevindt. Deze satellieten leggen in 128 minuten of minder een rondje af rond de aarde.
Vooral in die lage baan is het aantal satellieten de laatste jaren geëxplodeerd. Met steeds verder dalende lanceerkosten en nieuwe toepassingen voor satelliettechnologie zal het daar de komende jaren nog veel drukker worden.
Eén land domineert de lage baan om de aarde: de Verenigde Staten. China en India rukken de jongste jaren wel snel op. Europa hinkt in aantal satellieten duidelijk achterop.
De dominantie van de VS is vooral te danken aan Starlink, de satellietenconstellatie van het ruimtevaartbedrijf SpaceX van Elon Musk. In vier jaar schoot Musk maar liefst 5.000 Starlink-satellieten de lucht in.
De democratisering van de ruimte opent nieuwe deuren. Maar ze brengt ook uitdagingen: meer risico op gevaarlijke botsingen, meer ruimteafval en meer lichtvervuiling.
Bij de Belgische satellietenbouwer Aerospacelab in Mont-Saint-Guibert in Waals-Brabant keken ze zaterdag gespannen omhoog. SPIP, een satelliet van 120 kilogram die hier werd gebouwd, schoot vanaf de Californische lanceerbasis Vandenberg met een Falcon 9-raket van SpaceX de lucht in. Het is de vierde satelliet van het nog jonge Aerospacelab. Vanaf nu moet het snel gaan. In februari worden er nog eens vier gelanceerd. De komende jaren wil het bedrijf groeien naar honderden satellieten per jaar. Het bouwt daarvoor een grote fabriek in Charleroi.
Aerospacelab, in 2017 opgericht door ondernemer Benoît Deper, mengt zich in een internationale ruimterace. In 2022 werden 2.325 satellieten in een baan om de aarde gebracht, een absoluut record.
De ruimte raakt zo steeds meer gevuld met satellieten. In drie jaar tijd is hun aantal liefst verviervoudigd. Vandaag gaat het om ruim 8.000 stuks. Die groei zal alleen maar versnellen. Tegen 2030 zullen er naar verwachting 60.000 satellieten boven ons hoofd cirkelen. Sommigen spreken van 100.000 het komende decennium.
De VS domineren in de ruimte, maar China, het Verenigd Koninkrijk en India rukken op. Rusland is sinds de hoogdagen van de Sovjet-Unie flink teruggevallen. Europa hinkt achterop, een kloof die Aerospacelab mee hoopt te dichten.
Start-ups zoals Aerospacelab en privébedrijven mengen zich steeds nadrukkelijker in de race naar de ruimte. Het was lang anders. Sinds de Russische Spoetnik I - de eerste satelliet ooit - op 4 oktober 1957 gelanceerd werd, waren satellieten decennia het exclusieve terrein van grote overheidsorganisaties.
Pas de afgelopen jaren is daar verandering in gekomen. Eén man is de motor achter die evolutie: Elon Musk. Met de steun van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA innoveerde zijn bedrijf SpaceX met herbruikbare raketten. Dat duwde de prijzen om satellieten de lucht in te schieten fors lager.
Aerospacelab betaalt vandaag voor zijn plaatsje - gereserveerd via een tussenhandelaar - op de Falcon-9-raket zo'n 4.000 à 5.000 dollar per kilo. Vroeger zou dat een veelvoud geweest zijn.
En het kan nog goedkoper. SpaceX werkt aan de reuzenraket Starship. Die moet zulke schaalvoordelen opleveren dat de kosten verder zakken tot 100 dollar per kilo. NASA droomt ervan op termijn zelfs tot 10 dollar per kilo te komen.
'Vroeger moest iedereen er alles aan doen om zoveel mogelijk technologie in zo'n klein mogelijke doos te proppen. Het was zoals Tetris spelen', zegt Xavier Collaud, projectleider bij Aerospacelab. Er zijn satellieten de lucht in geschoten van amper 3 op 3 centimeter en minder dan 100 gram, zogenaamde femtosats. 'Maar dat hoeft niet meer. Het wordt betaalbaar om grotere satellieten te maken.'
Grotere satellieten betekent meer technologische mogelijkheden. En dus meer toepassingen. Sinds de begindagen worden satellieten ingezet voor communicatie. Tot op vandaag is dat nog altijd het belangrijkste doel.
Communicatie betekent een heleboel diensten. De voetbalmatch van Lionel Messi die we live op televisie volgen. Piloten op vliegtuigen, kapiteins op zee die contact houden met collega's aan land. Bedrijven die data heen en weer sturen tussen verschillende vestigingen. Onze gps die ons naadloos naar onze bestemming brengt. Soldaten aan het front die overleggen met de legerleiding. Noodcommunicatie na een natuurramp.
Maar bovenal wordt vanuit de ruimte gebouwd aan internetvoorzieningen. Door bijvoorbeeld het Britse OneWeb, een onderdeel van het Franse Eutelsat. Het bekendst is evenwel het netwerk dat Elon Musk bouwt met zijn Starlink-satellieten.
Sinds mei 2019 lanceert Musk de ene na de andere groep Starlink-satellieten. Hij profiteert uiteraard van de capaciteit van zijn eigen SpaceX-raketten. In een paar jaar tijd is Starlink gegroeid tot een netwerk van 5.000 satellieten. Het tekent daarmee voor liefst 60 procent van alle actieve satellieten in de ruimte. En dat is nog niet genoeg: Musk wil de komende decennia aan 42.000 stuks raken.
Het doel van Starlink? Internet bieden aan iedereen, waar ook (ja, ook in Oekraïne en Gaza als Musk dat wil). Het bedrijf boekte vorig jaar een omzet van 1,4 miljard dollar en draait sinds kort break-even, liet Musk weten. Er zijn zo'n 1,5 miljoen gebruikers van de dienst. Ook in België is die beschikbaar. Maandelijks kost het goedkoopste abonnement 65 euro. Daarvoor heb je nog een antenne nodig (die kost ook geld). Maar vanaf volgend jaar - zo raakte pas bekend - moet de enorme Starlink-constellatie ook rechtstreeks via mobiele telefoons werken, dat betekent straks overal en altijd berichten kunnen sturen, bellen, 5G en het internet of things (met het internet verbonden apparaten).
In de schaduw van Starlink maakt ook andere satelliettechnologie snel opgang. 'Aardobservatie is veelbelovend', zegt Aerospacelab-topman Deper. 'Voor energie, grondstoffen, klimaatmodellen of landbouw. Er zijn veel manieren om naar de aarde te kijken: optisch, infrarood, multispectraal, hyperspectraal, radar, lidar, noem maar op.'
De SPIP van Aerospacelab heet voluit SPectral Imager Prototype: de satelliet zit volgestouwd met gesofisticeerde multispectrale camera's. Omdat die via golflengtes naar de aarde kijken die niet zichtbaar zijn voor het menselijke oog, kunnen ze dingen in kaart brengen die we via foto's niet kunnen zien.
De SPIP meet 100 op 60 op 60 centimeter. De satelliet van Aerospacelab is een demonstratiemodel, dat moet tonen wat mogelijk is.
Aerospacelab maakte een use case - een situatie waarin zijn technologie gebruikt kan worden - om via satellieten Chinese manipulatie van de prijzen voor zeldzame aardmetalen te achterhalen. Zeldzame aardmetalen zijn kritieke materialen voor veel groene technologie. 'Het is heel moeilijk om toegang te krijgen tot informatie daarover. Maar met satellieten kunnen mijnbouwexperts zien welke voorraden er zijn, in welke concentraties, en wat er opgegraven is. Dat is interessant voor grondstoffenhandelaars en investeerders.'
Deper ziet kansen om hele waardeketens te volgen, van mijn tot afgewerkte auto bijvoorbeeld. Om te speuren naar olie- of gasvelden, naar plaatsen waar nieuwe mijnen kunnen worden geopend. Om landbouwopbrengsten te verbeteren, door te kijken naar evoluties van vegetatie en weerpatronen. 'We kunnen een soort kristallen bol bouwen voor de economie.''
Wordt het met die boomende satellietenbusiness niet te druk boven ons hoofd? 'Als je vraagt of er genoeg plaats is, die is er', zegt Collaud. 'Op het oppervlak van de aarde rijden miljarden auto's. Daar tegenover zijn 10.000 satellieten peanuts.' Fileproblemen hoeft dat dus nog niet meteen op te leveren.
Maar er is een ander, groter probleem. 'Een satelliet die in een lage baan om de aarde draait, vliegt met een snelheid van 7 à 8 kilometer per seconde. Een halve minuut is dus de afstand tussen Brussel en Parijs.' Weten waar welke satelliet is, is cruciaal om botsingen te vermijden. Voor actieve satellieten valt dat redelijk te monitoren, maar ruimteafval track je niet zomaar via een gps-signaal.
Als we alle ruimteobjecten in kaart brengen, blijkt hoe cruciaal goede monitoring is. Om te beginnen lanceerde de mens ruim 16.000 satellieten de ruimte in doorheen de jaren.
Na verloop van tijd worden non-actieve satellieten naar een andere baan gebracht. Satellieten uit de lage baan om de aarde dalen en branden vervolgens op in de atmosfeer of storten gecontroleerd neer. 11.790 satellieten draaien nog steeds in ongeveer dezelfde baan om de aarde.
8.842 daarvan zijn nog actief. De rest is niet meer operationeel, maar vliegt wel nog in dat drukke ruimtesegment. Ze vormen een gevaar, vooral omdat ze niet altijd meer te controleren zijn vanop aarde.
Daartussen vliegen nog eens zo'n 35.250 brokstukken. Dat zijn enkel de brokstukken die de Space Surveillance Networks kan traceren. Het ESA schat het totale aantal op meer dan 130 miljoen in verschillende formaten, van piepkleine verfsplinters tot brokstukken zo groot als een bus.
Eén enkele botsing kan duizenden stukjes ruimteafval opleveren. In 2009 botste een inactieve Russische satelliet met de actieve Amerikaanse communicatiesatelliet Iridium 33, ongeveer 804 kilometer boven Siberië. Het gevolg: meer dan 2.000 brokstukken van meer dan 10 centimeter en nog veel meer kleinere stukjes, die minstens een paar decennia in een baan rond de aarde blijven hangen. 'Tegen 8 kilometer per seconde kan zelfs een stukje verf enorme schade aanbrengen', zegt Collaud.
Initiatieven om het afval te ruimen zijn complex. 'Er is technologie in ontwikkeling. Technisch moet het zeker mogelijk zijn. Alleen ligt het heel gevoelig. Want wie zal dat doen?', zegt Collaud. 'Iemand die puin kan traceren en uit de ruimte plukken, heeft ook de technologie om een geheime satelliet te traceren en weg te plukken. Er zijn Zwitsers mee bezig, zij hebben het voordeel neutraal te zijn. Maar de regels zullen belangrijk zijn.'
Intussen komt het er vooral op aan tijdig te manoeuvreren om botsingen te vermijden. Daarvoor zijn er diensten zoals die van Leolabs, een Amerikaans bedrijf dat via radar risico's analyseert, onder meer voor SpaceX. 'Vorig jaar stuurden we per dag ongeveer 21 miljoen Conjunction Data Messages (CDM)', zegt woordvoerster Mary Devincenzi. 'Vandaag zitten we aan 33 miljoen.' Een CDM gaat uit zodra twee objecten dicht bij elkaar komen, zodat een satellietoperator indien nodig kan ingrijpen.
“Door een beschadigde satelliet kan je je gps-signaal verliezen, geldoverschrijvingen kunnen mislopen, en het elektriciteitsnet kan verstoord raken.”
Makkelijk is dat evenwel niet. 'Niet elke satelliet heeft een motor', zegt Collaud. 'Dan moet je proberen te manoeuvreren met de zonnepanelen.' Het heeft ook een prijskaartje. 'Als je wel een motor hebt en je gebruikt die, dan kost dat brandstof.' Een Starlink-satelliet heeft volgens SpaceX genoeg brandstof aan boord om 350 ma¬noeu¬vres uit te voeren tijdens de levensduur van vijf jaar. Als dat er meer moeten zijn, gaat de satelliet minder lang mee. Een bijkomend probleem: een satelliet die manoeuvreert, verbreekt het contact met de aarde. 'Een financieel directeur die in de controlekamer van een telecombedrijf stond, zei ooit: elke tien minuten verliezen we hier een miljoen', vertelt Deper.
Botsingen zijn niet alleen vervelend voor de eigenaars. Door een beschadigde satelliet kan je je gps-signaal verliezen, geldoverschrijvingen kunnen mislopen en het elektriciteitsnet kan verstoord raken. Steeds beter inschatten, monitoren en de veiligheid garanderen wordt dus een cruciale uitdaging.
De volgende keer dat u 's nachts naar boven kijkt, kan het geen kwaad even stil te staan bij de traag voorbijtrekkende lichtjes van die boomende business. U hoeft daarvoor trouwens steeds minder moeite te doen: in de tijd dat u dit artikel las, passeerden er boven u zeker een tiental satellieten.
Helemaal onschuldig is dat niet. Sterrenkundigen trokken dit jaar al aan de alarmbel over de groeiende lichtvervuiling. Starlink innoveert met zwarte coatings en speciale folies om de weerkaatsing van het zonlicht te beperken. Maar zaligmakend zijn die oplossingen allerminst.
De ambities van de satellietbedrijven reiken ver. De technologie belooft ons veel. Maar met al die nieuwe mogelijkheden komen ook belangrijke uitdagingen. Elke lancering maakt de overvolle baan om de aarde nog drukker. Steeds meer ruimteafval verhoogt het risico op botsingen. Dat vraagt om betere regels. Over wie wat waar mag doen en over wie uiteindelijk de rommel opruimt.