شركة ناشئة لتتبع الفضاء تستخدم الرادار لمراقبة آلاف الأقمار الصناعية

في أواخر شهر يناير، تم إطلاق قمرين صناعيين يدوران حول الأرض منذ عقود دون أن يسببا أي ضرر اصطدمت تقريبا مع بعضها البعض. ولو فعلوا ذلك بسرعة 14 كيلومترًا في الثانية، لكان قد تم طمسهما على الفور.

وهذا ما يسميه الأشخاص الذين يعملون في الصناعات الفضائية "الاصطدام الكارثي". الكارثة، كما تبين، ليست انتهاء صلاحية القمرين الصناعيين أنفسهما. يشير الجزء الكارثي إلى ما سيحدث بعد ذلك. كان من الممكن أن يتحول القمران الصناعيان السابقان إلى انفجارات بنادق سماوية، أو سحب من الحطام الصغير. في البداية، كانت تلك الكواكب تتبع مداراتها الأصلية. ومع ذلك، على مدار الأشهر القليلة المقبلة، كان من الممكن أن يتشتت كلاهما، مما يخلق طبقة رقيقة من الحطام حول الأرض. أي شخص يمر عبر هذه القذيفة في أي وقت خلال القرون القليلة القادمة، سواء كان قمرًا صناعيًا آخر أو سفينة فضاء مأهولة إذا توجهنا إلى القمر أو المريخ، كان من الممكن أن نواجه خطرًا متزايدًا للاصطدام بإحدى المركبات الصغيرة عالية السرعة، والتي قد تكون مميتة فتات.

لحسن الحظ، هذا لم يحدث. مر القمران الصناعيان بالقرب من بعضهما البعض بمسافة 40 قدمًا فقط بينهما، أي ما يعادل أقل من نصف ملعب كرة سلة عادي. وبهذه المناسبة، حالفنا الحظ.

لكن الحادث الوشيك يسلط الضوء على شيء مهم. لا أحد منا لديه الكثير من الوعي بالأحداث التي تجري على ارتفاع 560 ميلاً فوق رؤوسنا. على الرغم من القلق (المحق) المتجدد بشأن تأثير البشرية على بيئتنا الأرضية، إلا أننا لا نفعل ذلك نحتفظ بالضرورة بنفس الخوف مما نفعله ببيئتنا حتى بالقرب من وطننا مثل الأرض المنخفضة يدور في مدار. إنه، في بعض النواحي، الغرب المتوحش الذي يتسم بالنشاط غير المنظم. وليس هناك ما يكفي من الناس ينتبهون.

لحسن الحظ، اتصلت شركة ناشئة لرسم خرائط الفضاء في وادي السيليكون LeoLabs يكون. لقد كانوا هم الذين أطلقوا ناقوس الخطر بشأن الحلاقة الأخيرة للقمر الصناعي. ويأملون في إحداث ثورة في الطريقة التي نتتبع بها الأقمار الصناعية والأشياء الأخرى في الفضاء. لا يمكن أن يحدث قريبا بما فيه الكفاية!

التحكم في حركة المرور الفضائية

كل يوم، يستيقظ حوالي 15 ألف شخص في الولايات المتحدة ويذهبون إلى العمل كمراقبين فيدراليين للحركة الجوية، مع التركيز بشدة على الطيران. على شريحة من المجال الجوي للتأكد من أن كل طائرة في المجال الجوي للولايات المتحدة تظل منفصلة بشكل صحيح عن بعضها البعض في سماء. في المطارات الرئيسية، يمكن أن يكون هناك أكثر من 50 مراقبًا في الخدمة في وقت واحد. وفي مركز مراقبة الحركة الجوية يصل هذا العدد إلى المئات.

وبالمقارنة، كم عدد الأشخاص الذين يراقبون حركة المرور الفضائية؟ ربما أقل مما كنت تتوقع. "قبلنا، لم يكن أحد يراقب اصطدام الأقمار الصناعية المهجورة" دان سيبيرلي، قال الرئيس التنفيذي لشركة LeoLabs لـ Digital Trends.

ظاهريًا، تبدو إدارة حركة المرور الفضائية أشبه بوظيفة عدم الحضور التي قد ينظمها توني سوبرانو لابن أخيه، ولا تتطلب أكثر من مجرد تحصيل راتب منتظم مقابل الحد الأدنى من العمل. يعني مين سمع عن حركة المرور في الفضاء؟ وكما تبين، فإن حركة المرور في الفضاء تمثل مشكلة أكبر مما قد يدركه معظمنا. يحب سيبيرلي أن يُظهر للناس صورة عندما يتحدث عما يفعله من أجل لقمة العيش. للوهلة الأولى، يبدو الأمر وكأنه صورة لفيروس تحت المجهر، وهي كرة مظلمة تغمرها نقاط خضراء صغيرة. في الواقع، إنه تصور يصور الـ 24 ساعة الماضية من مدار أرضي منخفض، مكتملًا بجميع الأجسام التي تدور حاليًا حول كوكبنا. قال: "إنه أمر مثير للإعجاب بطريقة مخيفة نوعًا ما".

يوجد حاليًا ما يقرب من 14000 جسم أكبر من 10 سنتيمترات في مدار أرضي منخفض. حوالي 1400 منها عبارة عن أقمار صناعية عاملة. أما البقية فهي عبارة عن مزيج من الأقمار الصناعية المهجورة، وأجسام الصواريخ القديمة، وقطع متنوعة من المخلفات الفضائية التي لم يتمكن أحد أو يرغب في إزالتها. عشرة سنتيمترات، حوالي أربع بوصات، قد لا تبدو كبيرة بشكل خاص. لكن بالسرعة التي يسافرون بها، والتي تبلغ عدة أضعاف سرعة الرصاصة التي يتم إطلاقها من بندقية، من السهل أن تتسبب في تصادم كارثي لأي شيء تصطدم به.

مواكبة الطلب

توفر LeoLabs خدمة مراقبة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لما يحدث في السماء. هناك نوعان من التقنيات الأساسية في العمل. الأول هو شبكة متنامية (حاليًا ثلاثة، مع التخطيط لثلاثة أخرى خلال العامين المقبلين) من الرادارات الأرضية. تتمركز رادارات المراقبة الفضائية هذه في ألاسكا وتكساس ونيوزيلندا، وتقوم بمسح السماء وتحديد أي جسم يمر في مدار أرضي منخفض. إن رادارات المصفوفة المرحلية الخاصة بـ LeoLabs قادرة على التحول بسرعة من النظر إلى قمر صناعي إلى آخر، بمعدل كل ميلي ثانية إذا رغبوا في ذلك. وفي سماء مزدحمة بشكل متزايد، هذا أمر ضروري.

قبل ظهور LeoLabs، كان الأشخاص الوحيدون الذين يصنعون رادارات مماثلة هم وكالات الدفاع العملاقة أو منظمات الفضاء. ومع ذلك، يشير سيبيرلي إلى أنه مع إطلاق المزيد والمزيد من الأقمار الصناعية في المدار، فإن المعروض من هذه الرادارات يتراجع ببساطة عن الطلب.

وقال: "مع حجم حركة المرور الجديدة التي تأتي عبر الإنترنت، فإن بناء رادار جديد واحد كل عقد من الزمن لا يواكب كل ما يحدث في الفضاء". "نحن نستخدم نموذجًا مختلفًا، ونتقدم للأمام بأسرع ما يمكن."

التكنولوجيا الأساسية الثانية التي تقود LeoLabs هي برمجياتها. وأوضح: "لدينا منصة تقوم بتحليل تلك البيانات وترسل المعلومات في شكل تنبيهات". "إذا كنت بحاجة إلى معرفة المزيد عن القمر الصناعي الخاص بك، فيمكننا أن نخبرك بمكانه بدقة، وأين سيكون في الأسبوع المقبل، وما إذا كان سيواجه أي مواقف خطيرة في ذلك الوقت."

رسم خرائط السماء

التقى سيبيرلي باثنين من مؤسسي شركة LeoLabs في وظيفتهما السابقة في SRI International، وهو مختبر الأبحاث الأسطوري في سان فرانسيسكو الذي ساعد في إنتاج أول فأرة كمبيوتر ومساعد صوت Siri. عملت شركة سيبيرلي هناك لمدة ثماني سنوات، حيث قامت بإجراء أبحاث تمولها الحكومة حول كيفية القيام بعمل أفضل في تتبع الأقمار الصناعية. وكجزء من وظيفته، كان يسمع بانتظام من الشركات الخاصة تطلب المساعدة في تتبع أقمارها الصناعية.

ومع ذلك، لم يكن الأمر كذلك حتى التقى مع زملائه من مهندسي SRI مايك نيكولز وجون بونوكور، حيث بدأت فكرة ما أصبح LeoLabs في التطور.

يتذكر سيبيرلي: "اتضح أنهم كانوا يعملون في القاعة". "كانوا يدرسون الشفق القطبي، الشفق القطبي الشمالي. لقد أمضوا حوالي 20 عامًا في تصميم وبناء الرادارات للقيام بذلك. في أحد الأيام، اتصلوا بي في القاعة وقالوا: "سمعنا أنك بحاجة إلى بيانات الأقمار الصناعية". دعونا نظهر لكم ما نقوم بجمعه.

قام الزوجان بتسليم سيبيرلي صورة تبدو وكأنها نافذة مملوءة بقطرات المطر. سأل ما هو. أخبره نيكولز وبونوكور أن كل الخطوط المائلة الموجودة في الصورة كانت عبارة عن قمر صناعي أو قطعة من الحطام الفضائي تعبر المجال الذي أرادوا مراقبته. كانت الأقمار الصناعية تدمر ملاحظاتها لدرجة أنها أمضت العامين الماضيين في بناء برنامج للتعرف عليها ومحوها رقميًا من بياناتها. كان سيبيرلي مندهشا.

قال لهم: "يمكن أن تكون سلة المهملات الخاصة بك كنزًا لشخص آخر".

تتبع الأقمار الصناعية كخدمة

تم تأسيس LeoLabs رسميًا في عام 2015. لقد حقق نجاحًا فوريًا في الصناعة، حيث استقطب 17 مليون دولار من الاستثمار حتى الآن. تقدم الشركة خدماتها كنموذج الاشتراك. يمكن للناس أن يدفعوا مقابل الوصول إلى النتائج التي توصل إليها، ويتم تحذيرهم عندما يكون هناك خطر حدوث تصادم محتمل. (لا، ​​ليس من الممكن جعل القمر الصناعي يتجه يسارًا أو يمينًا لتجنب الاصطدامات. ولكن يمكنك تغيير السرعة بنفس الطريقة التي قد تنسق بها سيارتان لعبور التقاطع.)

حتى الآن، نجحت LeoLabs في جذب عملاء في مجالات الدفاع والتأمين والمجالات التنظيمية. لكن أكبر جمهور جديد لها هو أصحاب الأقمار الصناعية الخاصة. في السنوات الأخيرة، هذه هي الفئة الديموغرافية التي انفجرت على الساحة، مع تدفق كل شيء بدءًا من المشاريع الصغيرة الحجم تطلق الشركات الناشئة CubeSats فردية إلى عمالقة مثل SpaceX، وتطلق جيوشًا حقيقية من الأقمار الصناعية في السماء يدور في مدار.

إلى جانب نموذج أعمال "التتبع عبر الأقمار الصناعية كخدمة"، فإن إحدى الطرق التي تبتكرها شركة LeoLabs هي إيجاد طرق لتتبع الأجسام الأصغر حجمًا في الفضاء. أحدث رادار جديد لها، وهو Kiwi Space Radar ومقره نيوزيلندا، دخل الخدمة في نهاية عام 2019. ولأول مرة، تتيح هذه التقنية لـ LeoLabs تتبع الأجسام المدارية التي يصل حجمها إلى سنتيمترين. عندما تقوم بتوسيع المعلمات من خلال مراقبة الأجسام وصولاً إلى هذا الحجم، فإن العدد الإجمالي للأجسام المدارية يزيد من 14000 إلى 250000 هائل. وحتى على ارتفاع سنتيمترين، فإن هذه الأجسام التي لم يتم تعقبها سابقًا قادرة على تحطيم أي قمر صناعي تصطدم به.

وقال سيبيرلي: "بمجرد أن نتتبع هذا النوع من الأشياء الصغيرة، قد نشهد 20 حادثًا وشيكًا في الأسبوع".

لا يزال هناك عمل يتعين القيام به. سيؤدي نشر شبكة الرادار الخاصة بها إلى زيادة قدرات LeoLabs على التنبؤ. لكن الشركة تأمل أيضًا في رفع مستوى الوعي حول قضية حركة المرور الفضائية. مثلما بدأ علماء الفلك في دق ناقوس الخطر بشأن الأعداد الهائلة من الأقمار الصناعية التي يتم إطلاقها في الفضاء، قامت شركة LeoLabs يريد تثقيف الجمهور - والمشرعين - حول مجال لا يزال في بداياته عندما يتعلق الأمر بالقواعد والقواعد. أنظمة.

وقال سيبيرلي: "في الوقت الحالي، لا يوجد تعريف جيد لما تعنيه السلامة في الفضاء". "أعتقد أن السبب الرئيسي لذلك هو عدم وجود الكثير من البيانات حول موقف المخاطر في الفضاء. هذا هو في الأساس ما شرعنا في حله. بفضل خلفيتنا في مجال الرادارات والبرمجيات، علمنا أنه يمكننا إنشاء مجموعة كبيرة من البيانات وموجز بيانات يوضح الوضع في الفضاء. ويمكن بعد ذلك استخدام ذلك للمساعدة في تحديد ما هو آمن، وتسليط الضوء على ما هو غير آمن.

توصيات المحررين

• تم تسجيل رقم قياسي فضائي جديد للطاقم في مدار الأرض
• يعود قمر صناعي كبير لناسا إلى الأرض بعد عقود من بقائه في المدار
• قامت المركبة الفضائية Mars Express بنقل بيانات من سبع بعثات مختلفة إلى المريخ
• كيفية مشاهدة المحاولة الثانية لبدء تشغيل الصاروخ Firefly Aerospace للوصول إلى المدار
• شاهد إطلاق قمر التجسس الأمريكي هذا إلى المدار بواسطة منافس SpaceX