Стартираща компания за проследяване на космоса използва радар за наблюдение на хиляди сателити

В края на януари два спътника, които безвредно обикаляха около Земята в продължение на десетилетия почти се сблъскаха един с друг. Ако го бяха направили, при скорости от 14 километра в секунда и двете щяха да бъдат незабавно заличени.

Това е, което хората, които работят в космическата индустрия, наричат ​​„катастрофален сблъсък“. Катастрофата, както се оказва, не е изтичането на самите два сателита. Катастрофалната част се отнася до това, което ще се случи след това. Двата бивши спътника биха се превърнали в небесни пушки, облаци от малки отломки. Първоначално те биха следвали първоначалните си орбити. В течение на следващите няколко месеца обаче и двете щяха да се разпръснат, създавайки тънка обвивка от отломки около Земята. Всеки, който премине през тази черупка в който и да е момент през следващите няколко века, независимо дали е друг сателит или пилотиран космически кораб насочени към Луната или Марс, биха били изправени пред повишен риск от сблъсък с един от малките, потенциално смъртоносни, високоскоростни фрагменти.

За щастие това не се случи. Двата спътника профучаха един покрай друг с разстояние от само 40 фута между тях, което се равнява на по-малко от половината от баскетболно игрище по правилата. По този повод извадихме късмет.

Но почти неуспешният случай подчертава нещо важно. Никой от нас не е много наясно със събитията, които се случват на около 560 мили над главите ни. Въпреки (основателното) подновено безпокойство относно въздействието, което човечеството оказва върху нашата земна среда, ние не непременно запазваме същия страх за това, което причиняваме на околната среда, дори и толкова близо до дома, колкото ниската земя Орбита. В известен смисъл това е Див Запад на нерегулирана дейност. И няма достатъчно хора, които обръщат внимание.

За щастие се обади стартираща компания за космическо картографиране на Силиконовата долина LeoLabs е. Те бяха тези, които алармираха за скорошното сателитно бръснене. И те се надяват да революционизират начина, по който проследяваме сателити и други обекти в космоса. Не може да се случи достатъчно скоро!

Контрол на космическия трафик

Всеки ден около 15 000 души в Съединените щати се събуждат и отиват да работят като федерални ръководители на въздушно движение, силно фокусирани на част от въздушното пространство, за да се уверите, че всеки самолет във въздушното пространство на САЩ остава правилно отделен един от друг в небе. На голямо летище може да има повече от 50 дежурни контрольори по всяко време. В център за управление на въздушното движение този брой е стотици.

Колко хора, за сравнение, следят космическия трафик? Вероятно по-малко, отколкото бихте очаквали. „Преди нас никой не е наблюдавал сблъсъци с изоставени сателити,“ Дан Кепърли, каза главният изпълнителен директор на LeoLabs пред Digital Trends.

На пръв поглед управлението на космическия трафик звучи като работа без явяване, която Тони Сопрано може да организира за племенник, изискваща малко повече от събиране на редовна заплата за минимална работа. Искам да кажа, който е чувал за трафик в космоса? Както се оказва, космическият трафик е по-голям проблем, отколкото повечето от нас биха могли да осъзнаят. Ceperley обича да показва на хората образ, когато говори за това, с което си изкарва прехраната. На пръв поглед изглежда като снимка на вирус под микроскоп, тъмна сфера, гъмжаща от малки зелени точки. Всъщност това е визуализация, изобразяваща последните 24 часа от ниската околоземна орбита, заедно с всички обекти, които в момента обикалят нашата планета. „Впечатляващо е по някакъв страшен начин“, каза той.

Точно в този момент в ниската околоземна орбита има приблизително 14 000 обекта, по-големи от 10 сантиметра. Около 1400 от тях са функциониращи сателити. Другите са смесица от изоставени сателити, стари ракетни тела и разнообразни парчета космически отпадъци, които никой не е успял или не желае да премахне. Десет сантиметра, приблизително четири инча, може да не звучат особено големи. Но със скоростта, с която се движат, многократно по-голяма от тази на куршум, изстрелян от пушка, е достатъчно лесно да предизвикате катастрофален сблъсък с всичко, с което се сблъска.

В крак с търсенето

LeoLabs предоставя услуга за наблюдение 24/7 за случващото се в небето. Има две основни технологии. Първият е нарастваща мрежа (в момента три, с още три планирани за следващите две години) от наземни радари. Базирани в Аляска, Тексас и Нова Зеландия, тези радари за космическо наблюдение претърсват небето, откривайки всеки обект, който минава над главите ни в ниска околоземна орбита. Радарите с фазова решетка на LeoLabs са в състояние бързо да превключват от гледане на един сателит към друг, толкова често, колкото всяка милисекунда, ако желаят. В едно все по-претъпкано небе това е необходимост.

Преди да се появи LeoLabs, единствените хора, които изграждаха сравними радари, бяха гигантски отбранителни агенции или космически организации. Ceperley обаче посочва, че тъй като все повече и повече сателити се изстрелват в орбита, предлагането на тези радари просто изостава от търсенето.

„С количеството нов трафик, който идва онлайн, изграждането на един нов радар на десетилетие просто не е в крак с всичко, което се случва в космоса“, каза той. „Използваме различен модел, препускаме напред възможно най-бързо.“

Втората основна технология, движеща LeoLabs, е неговият софтуер. „Имаме платформа, която анализира тези данни и изпраща информация под формата на предупреждения“, обясни той. „Ако трябва да знаете за вашия сателит, можем да ви кажем точно къде се намира, къде ще бъде през следващата седмица и дали ще се изправи пред някакви рискови ситуации през това време.“

Картиране на небесата

Ceperley се срещна с двамата си съоснователи на LeoLabs в предишната им работа в SRI International, легендарната изследователска лаборатория в Сан Франциско, която помогна за създаването на първата компютърна мишка и гласовия асистент Siri. Ceperley работи там в продължение на осем години, провеждайки финансирани от правителството изследвания за това как може да върши по-добра работа при проследяване на сателити. Като част от работата си, той редовно се чуваше с частни компании, които искат помощ за проследяване на техните сателити.

Едва когато се срещна с колегите инженери на SRI Майк Никълс и Джон Буонокор, идеята за това, което стана LeoLabs, започна да се развива.

„Оказва се, че [те] са работили в коридора“, спомня си Кепърли. „Те изучаваха Aurora Borealis, Северното сияние. Бяха прекарали около 20 години в проектиране и изграждане на радари, за да направят това. Един ден ме извикаха в коридора и казаха: „Чухме, че имате нужда от сателитни данни. Нека ви покажем какво събираме.“

Двойката връчи на Ceperley изображение, което приличаше на прозорец, нашарен с дъждовни капки. Той попита какво е това. Nicolls и Buonocore му казаха, че всяка от наклонените черти на изображението е сателит или парче космически отломки, пресичащи полето, което те искат да наблюдават. Сателитите съсипваха наблюденията си до такава степен, че бяха прекарали последните две години в изграждането на софтуер, който да ги разпознава и изтрива цифрово от данните си. Цепърли беше изумен.

„Вашият боклук може да бъде нечие съкровище“, каза им той.

Сателитно проследяване като услуга

LeoLabs е официално създадена през 2015 г. Това беше мигновен успех в индустрията, след като привлече 17 милиона долара инвестиции до момента. Компанията предоставя своите услуги като абонаментен модел. Хората могат да плащат за достъп до неговите констатации - и да бъдат предупредени, когато има риск от възможен сблъсък. (Не, не е възможно да накарате сателит да завие наляво или надясно, за да избегнете сблъсъци. Но можете да променяте скоростта по начина, по който две коли могат да се координират, за да преминат през кръстовище.)

Досега LeoLabs е привлякла клиенти в областта на отбраната, застраховането и регулирането. Но най-голямата нова аудитория са собствениците на частни сателити. През последните години това е демографията, която избухна на сцената, с приток на всичко от малки стартиращи фирми, изстрелващи отделни CubeSats до гиганти като SpaceX, изстрелващи истински поразяващи небето армии от сателити в орбита.

Заедно със своя бизнес модел „сателитно проследяване като услуга“, един от начините, по които LeoLabs прави иновации, е чрез намиране на начини за проследяване на все по-малки обекти в космоса. Неговият най-нов нов радар, базираният в Нова Зеландия Kiwi Space Radar, влезе онлайн в края на 2019 г. За първи път позволява на LeoLabs да проследява орбитални обекти с размери до два сантиметра. Когато разширите параметрите чрез наблюдение на обекти до този размер, общият брой на орбиталните обекти се увеличава от 14 000 до огромните 250 000. Дори на два сантиметра, тези непроследени досега обекти са в състояние да разбият всеки спътник, с който се сблъскат.

„След като проследим [този вид] дребни неща, може да видим 20 почти пропуска на седмица“, каза Ceperley.

Има още работа за вършене. Разгръщането на радарната мрежа ще увеличи възможностите на LeoLabs за прогнозиране. Но компанията също така се надява да повиши осведомеността относно проблема с космическия трафик. Подобно на астрономите, които започват да алармират за огромния брой сателити, изстрелвани в космоса, LeoLabs иска да образова обществеността - и законодателите - относно област, която е все още в начален стадий, когато става дума за правила и регламенти.

„В момента наистина няма добра дефиниция за това какво означава безопасност в космоса“, каза Сепърли. „Мисля, че голяма причина за това е, че няма толкова много данни за това каква е рисковата ситуация в космоса. Това е фундаментално това, което сме се заели да разрешим. С нашия опит в радарите и софтуера знаехме, че можем да създадем голям набор от данни и емисия с данни, показващи ситуацията в космоса. След това това може да се използва, за да се определи какво е безопасно - и да се подчертае какво не е."

Препоръки на редакторите

• Нов космически рекорд за екипаж в околоземна орбита
• Голям сателит на НАСА пада обратно на Земята след десетилетия в орбита
• Орбиталният апарат Mars Express предаде данни от седем различни мисии на Марс
• Как да гледате втория опит на стартиращата ракета Firefly Aerospace да достигне орбита
• Гледайте този шпионски сателит на САЩ да бъде изстрелян в орбита от съперника на SpaceX