Det håller på att bli trångt i rymden

- Än så länge rör det sig om en ganska grundläggande nivå men det ska bli intressant och se vilken utveckling som kommer, säger Jonatan Westman, civilingenjör, forskare och en av författarna bakom Totalförsvarets forskningsinstituts, FOI:s, rapport ”Omvärldsanalys Rymd 2020 Fokus på försvar och säkerhet”.

Signalspaning, alltså att få fram information och underrättelser från elektroniska signaler, brukar traditionellt omgärdas av stark sekretess och vara något som bedrivs av försvars- och säkerhetsmyndigheter. Men nu kommer det alltså kommersiellt med rymden som bas.

Enligt Jonatan Westman är ett typiskt användningsområde att spåra och mäta in enskilda fartygskällor via dess fartygstranspondrar. Men signalspaningsuppgifterna kan också, enligt Jonatan Westman, komma att användas för att upprätta en slags normalbild över hur fartyg rör sig. Det för att sedan kunna hitta eventuella avvikelser, vilket skulle kunna bidra till att detektera olika former av irreguljär verksamhet.

Lägre tröskel för att starta rymdverksamhet

Jonatan Westman säger att det är minst ett företag som redan är igång med tjänster runt detta och ett antal andra som är på väg. Och kanske är just exemplet med signalspaning typiskt för pågående, och troligen också kommande, utveckling i rymden: de tjänster som utvecklas är svåra att skilja åt på den civil-militära skalan – samtidigt som inträdesbarriären för att starta rymdinriktad verksamhet har sjunkit rejält de senaste åren.

- I och med att det har blivit mycket billigare med själva satelliterna och uppskjutningarna så räcker det i princip med en bra idé och riskkapital så har du en tjänst igång ett till två år senare. Tidigare kunde bara tillverkningstiden för en stor satellit uppgå till fem år.

En trend som pågått en tid handlar om miniatyriseringen av satelliter. Och precis som uttrycket antyder handlar det om att satelliter nu kan göras mindre än tidigare. Enligt Jonatan Westman går det nu att få in teknik med ”intressant prestanda” även i så kallade 1u-satelliter, alltså satelliter på en kubikdecimeter.

- Tidigare var de mer kuriosa eller av demonstrator-intresse men nu baseras kommersiella tjänster på sådana satelliter och de pumpas ut i större mängder.

Och det leder till nästa stora trend: konstellationer av satelliter som ligger tätt efter varandra i följd. En aktör i sammanhanget är Starlink, som har koppling till bolaget SpaceX, och där är tanken att konstellationen ska omfatta tusentals satelliter. Andra exempel på aktörer som är på gång inom området är brittisk-indiska OneWeb och amerikanska Amazon.

- Utöver det så finns det flera mindre aktörer som tittar på mindre ambitiösa konstellationer men kanske ändå är världsomspännande, säger Jonatan Westman.

Satellitkonstellationerna ska huvudsakligen användas för kommunikationstjänster, att globalt kunna tillhandahålla internettäckning oavsett var användaren befinner sig. Ett annat exempel är aktören Planet som har bildtjänster.

Om fem till tio år, vad gäller då i rymden?

- Den stora förändringen, som jag tror man kan säga utan att sticka ut hakan, är att det kommer att finnas jättemycket satelliter.

Enligt Jonatan Westman låg antalet aktiva satelliter för inte alltför många år sedan ganska stabilt på cirka 2000. Nu börjar den siffran närma sig 5000. Och ännu är inte de nämnda konstellationerna klara.

- Det innebär både möjligheter och risker. Om de här konstellationerna lyckas leverera uppkoppling, kommunikation, till ett rimligt pris, då kan det bli en stor förändring av kommunikationsmarknaden. Exakt vilka delar det kommer att förändra vågar jag inte sia om men det finns bolag som planerar satelliter som ska kunna prata direkt med vanliga 5g-telefoner.

Snabb utveckling för servicesatelliter

Enligt Jonatan Westman arbetas det nu också med teknik som ska göra att satelliterna i konstellationerna inte bara ska kunna ta emot och skicka signaler till och från jorden utan också kunna kommunicera med varandra. Det handlar då om att bygga nätverk med optiska länkar i rymden vilket går under benämningen Optical inter-satellite links. Om det kommer igång i stor skala kan det innebära att en satellit inte behöver passera över en markstation för att tanka ner data. I praktiken innebär det alltså att en satellit kan passera över något intressant område och fotografera det, eller ta upp annan information, och sedan skicka informationen vidare till en annan satellit som har marktäckning. På så sätt kommer informationen som tas upp av satelliter att kunna nå jorden snabbare än vad som är fallet idag.

- En annan trend är on-orbit-servicing, det vill säga du skjuter upp små servicesatelliter. Typiskt skulle de kunna tanka upp gamla satelliter, eller sätta sig som en extramotor för att förlänga livslängden på satelliter.

Nu pågår försök inom området och det finns funderingar på att redan från start designa satelliter med servicemöjligheter i åtanke och skapa en standard för hur de här extra systemen ska kunna anslutas. Och kanske också tillföra ny funktionalitet till befintliga satelliter eller system.

- Generellt, både civilt och militärt, så är kortare cykel för tjänster baserade på rymddata något som jag tror kommer att ske framöver. Sedan kommer evolutionen och integrationen av befintliga tjänster att utvecklas, säger Jonatan Westman.

- Ur försvarssynpunkt så är rymdlägesbild – var rymdobjekt befinner sig och vilka banor de använder, vilket i sin tur ger en viss möjlighet att förutse var objekten senare kommer att befinna sig – kanske den viktigaste tjänsten eftersom den är grunden till väldigt mycket annat. Och där kommer vi nog att få se en fortsatt utveckling med till exempel fler kommersiella aktörer.

Andra tjänster där utveckling väntas är inom så kallad PNT (Position, Navigation, Timing), som är kopplat till gps och andra satellitnavigeringssystem, samt inom satellitkommunikation och spaning för bildtjänster.

- Och det som kanske går att se utöver evolution inom alla de här stuprören är att vi förmodligen kommer att få en större integration av tjänster. Till exempel att kunna agera snabbare på rymddata och förkorta ledtiderna. Amerikanska armén har exempelvis gjort ett test där de har kunnat skära ned ledtiderna från satellitbaserad målinmätning till verkanseld till under en minut, säger Jonatan Westman.

Komplicerad samordning i rymden

Med allt fler satelliter i rymden kommer det att också behövas nya internationella regler.

- Vi har aldrig behövt samordna så här många satelliter tidigare och exakt hur den samordningen ska ske, inte minst mellan olika konstellationer, är inte fullt utredda. Det är ändå relativt vanligt redan idag att satelliter kommer nära varandra och måste göra undanmanövrer, och med väldigt mycket mer satelliter så har man sett att antalet undanmanövrer kommer att öka kraftigt.

Vilka hot kommer då med tekniken?

- Sårbarheterna blir större ju mer beroende vi blir av rymdbaserade tjänster generellt. Men egentligen är inte hotet själva tekniken utan vad vi gör med den och hur vi bestämmer oss för att hantera riskerna. Många rymdsystem är inte byggda med säkerhet som främsta designparameter, det gäller både historiskt och nu. Så något som debatteras ganska frekvent är cybersäkerhet hos rymdsystem. Det är svårt nog att säkra upp system nere på marken och har du då ett 15 år gammalt system uppe i rymden så förenklar det inte saken, säger Jonatan Westman.

- Och sedan är det det här med dual use, produkter med dubbla användningsområden, att tekniken kan vara helt fredlig men samtidigt utgöra ett enormt hot. Och det vi pratade om innan med on-orbit-servicing, de här satelliterna som då ska kunna gå och haka sig fast på andra satelliter och utföra någon slags nyttig tjänst, där kan ju exakt samma satellit haka sig fast på någon annan satellit och utföra en inte fullt så nyttig tjänst.

Spränga den?

- Ja, eller på annat sätt göra så att den inte kan utföra sina tjänster. Och det har man sett exempel på att det är satelliter som har utfört konstiga manövrer och placerat sig nära andra satelliter där det har varit viss debatt internationellt.

Internationellt är det USA och Kina som idag är ledande när det gäller statliga aktörer i rymden. Även Ryssland är stora men bedöms enligt Jonatan Westman att vara något på nedåtgående. EU gör nu stora satsningar när det gäller rymdfrågor. Andra länder som är aktiva på rymdområdet är bland annat Japan, Indien, Frankrike och Storbritannien.

I Sverige har rymden varit en militär operationsdomän bredvid mark, sjö, luft och cyber sedan 2020.

- Även om rymden har funnits på radarn innan så har det fått en helt annan dignitet efter att det blivit en formaliserad försvarsdomän.

Bilden att inträdesbarriären för företag som vill starta verksamhet i rymden minskar delas av Christer Fuglesang, professor i rymdfart vid Kungliga Tekniska Högskolan, KTH, och föreståndare för KTH Rymdcenter samt rådgivare till Saab. Men med minskade barriärer kommer också vissa risker.

- Om man inte testar lika mycket, inte använder lika bra komponenter, så kommer det att bli en högre failure rate (felfrekvens) och då finns risken att det blir fler döda satelliter i bana som i praktiken blir rymdskrot, säger Christer Fuglesang.

Men han tillägger också:

- Samtidigt skickas det ju upp väldigt mycket små satelliter som, trots att de fungerar precis som tänkt, så kan de ändå inte manövrera eftersom de inte är försedda med små motorer.

Rymdskrot oroar

Och vad gäller trenden med miniatyrisering och konstellationer av satelliter så säger Fuglesang att det bland vissa nu finns en oro för att konstellationer med kanske mellan 50 000 och 100 000 satelliter kommer att leda till en ökad problematik kring att dessa ska hållas åtskilda så att de inte krockar, eller träffas av befintligt rymdskrot. Han nämner också att det finns de som lyfter frågan om att natthimlen kan förstöras och att stjärnor inte syns på samma sätt som idag om himlen fylls av satelliter.

Beträffande Optical inter-satellite links poängterar Christer Fuglesang att det i viss mån redan nu går att skicka information snabbt från rymden – exempelvis via geostationära satelliter. Däremot kommer de optiska länkarna mellan satelliter att leda till ökad bandbredd med följd att mer data kan skickas snabbare till jorden än vad som är fallet idag.

Vidare konstaterar även Christer Fuglesang att on-orbit-service är något som kommer att ”utvecklas rätt mycket” de kommande åren.

En punkt som han lyfter specifikt, vid sidan av satelliterna, är framstegen som görs på raketsidan.

- Det byggs väldigt många fler raketer och de blir lättare och flexiblare att hantera, där pågår mycket.

Det behövs klara regler för rymden

Intervjun med Christer Fuglesang görs samman dag, den 23 november 2021, som Rymdlagsutredningen lämnar sina förslag om en ny rymdlag till ministern för högre utbildning och forskning Matilda Ernkrans (S). Motivet för utredningen är bland annat ”den snabba tekniska utvecklingen på rymdområdet”, ”ökningen av antalet rymdnationer och privata aktörer” samt att ”förändringar i omvärlden har lett till ökat fokus på säkerhetsfrågor”.

Och en ny rymdlag behövs, enligt Christer Fuglesang.

- Jag är inte insatt i detaljerna men det behövs klara regler för vad som gäller för att kunna skicka upp satelliter och eventuellt människor, turister, från svensk mark. Vi vill ju skicka upp satelliter från Esrange, kanske i bästa fall i slutet av nästa år. 

Bara som ett axplock ur utredarens presentation kan nämnas att frågan om rymdmiljö och rymdskrot tas upp. Frågan fick också förnyat bränsle efter att Ryssland genom ett så kallad antisatellit-test sprängde en av sina egna satelliter i mitten på november 2021.

- Det är väldigt bekymmersamt. Jag tror man gjorde det för att verifiera att system man byggt upp för att skjuta sönder fiendesatelliter fungerade. Samtidigt kanske man också passar på att skicka en signal, ”ni ser vad vi kan göra”, säger Christer Fuglesang.

Händelsen skapade starka reaktioner runt om i världen och bland annat sade chefen för den amerikanska rymdstyrelsen NASA, Bill Nelson, i ett uttalande att det var en ”oansvarig och destabiliserande” handling. Bland annat uppges personalen ombord på den internationella rymdstationen, ISS, tvingats till nödåtgärder. Det som en följd av att stationen riskerade kollidera med det rymdskrot som uppstod efter kollisionen.

Christer Fuglesang, som själv har befunnit sig på den internationella rymdstationen ISS vid två tillfällen, 2006 och 2009, är ganska klar över hur han skulle ha reagerat om han varit ombord.

- Man blir förbannad för det stör arbetsrutinerna. Men man blir inte så jätteorolig för risken att skrotet verkligen skulle träffa rymdstationen och att den skulle bli så illa skadad att man inte skulle kunna ta sig därifrån, den risken är extremt liten.

Fakta: Vad är rymden?

- Det okontroversiella svaret är att prata om den så kallade Karmanlinjen som är en slags definition om var rymden börjar. Det finns ingen internationell konsensus men det rör sig om 80 till 100 kilometers höjd ungefär, säger Jonatan Westman, forskare på Totalförsvarets forskningsinstitut, FOI.

Vid sidan av den definitionen kan nämnas hur några svenska myndigheter studerar rymden.

- Rymdstyrelsen till exempel har ett stort intresseområde som omfattar allt från den övre atmosfären till nära jorden, månen, de andra planeterna och utanför solsystemet, så de har ett mycket vidare begrepp när det gäller rymden. För vår del, FOI, är det den militära operationsdomänen vi främst tittar på och då är det från de lägsta satellitbanorna – under 200 kilometers höjd vill man inte ha satelliter för de bromsas upp för mycket av atmosfären – och ut till geostationär bana, på ungefär 36 000 kilometers höjd, säger Jonatan Westman.

Rymdverksamhet delas även upp i olika segment. Marksegmentet handlar om stationer och all övrig infrastruktur på marken, exempelvis observatorier och datacenter. Rymdsegmentet är det som finns i rymden, som satelliter. Slutligen finns användarsegmentet som helt enkelt är den utrustning som kopplad till de tjänster som kommer via rymden.

Satelliter i rymden finns oftast i någon av nivåerna LEO (low earth orbit), GEO (geostationary orbit), eller MEO (medium earth orbit). LEO-banor är de som är närmast jorden och GEO-banor längst från jorden. GEO-satelliterna befinner sig över samma punkt på jorden hela tiden. MEO-satelliter ligger mellan LEO- och GEO-satelliter och är de satelliter som används för gps och övriga satellitnavigationssystem.

Källa: FOI/Jonatan Westman.

Reportaget publiceras i samarbete med SOFF: Säkerhets- och försvarsföretagen.