Proč Měsíc potřebuje systém řízení vesmírného provozu

"Velkolepá pustota."

To byla slova, která použil Buzz Aldrin k popisu obrovské prázdnoty měsíční krajiny předtím, než v červenci 1969 poprvé vstoupil na její povrch. Ale co když Měsíc – nebo spíše jeho oběžná dráha – nakonec tak pustá nebyla? Co když to bylo více podobné, řekněme, zablokovanému provozu během dopravní špičky v Los Angeles? Co když opravdu?

Vzhledem k tomu, že po povrchu Měsíce v historii lidstva chodilo celkem 12 lidí, může se to zdát jako velká hypotetická úvaha. Je však také znepokojující, že vědci z University of Arizona, univerzity, která pomohli zmapovat povrch Měsíce pro Aldrinovu slavnou misi Apollo 11, v současné době dávají spoustu myslel.

Jejich plán – na který univerzita nedávno získala finanční prostředky ve výši 7,5 milionu dolarů od Air Force Research Ředitelství kosmických vozidel Laboratoře – vyzývá k tomu, co je v podstatě první řízení letového provozu na Měsíci na světě Systém. Je navržen tak, aby měl přehled o vesmírném provozu v aktuálně nesledované cislunární oblasti mezi naší planetou a Měsícem, pomůže vyhnout se lunárním dopravním zácpám – a možná i smrtelným srážkám.

A na měsíční misi poblíž vás to přijde dříve, než si myslíte.

Jako vyřazené auto ve vesmíru

Byl to vědec NASA Don Kessler, kdo v roce 1978 poprvé poukázal na nebezpečí, které představuje extrémně vysoká hustota objekty, které obíhají na nízké oběžné dráze Země, a způsob, jakým by mohly spustit kaskádovou řetězovou reakci možných kolize. (Sledujte začátek filmu 2013 Gravitace abyste viděli, jak zničující to může být.)

Dnes je sledováno kolem 23 000 kusů vesmírného odpadu, který svištěl kolem Země rychlostí přibližně 17 500 mil za hodinu. Z nich je pouze 3 500 aktivních užitečných nákladů, zatímco zbytek – vše od mrtvých satelitů po vyřazené části raket – jsou neaktivní, ale stále potenciálně nebezpečné trosky.

„Představme si, že od vynálezu automobilu vezmete auto z továrny a natankujete do něj benzín, pak [jeďte s ním, dokud mu nedojde benzín], upustíte ho a vyzvednete si nové auto,“ Višnu Reddy, docent na Lunární a planetární laboratoři University of Arizona, řekl Digital Trends. „To je to, co jsme dělali ve vesmíru. Pokaždé, když vesmírné lodi dojde palivo – a může to být perfektně fungující kosmická loď – ji shodíte a vypustíte nový náklad. [Postupem času] se věci hromadí.“

Problémem je podle něj viditelnost: jak doslovné, tak obrazné. "Vesmír je svým způsobem neřešitelný problém," vysvětlil Reddy. „Není to jako ekologická katastrofa, že? Víte, dojde k úniku ropy, vidíte pelikány pokryté olejem, což spustí viscerální reakci. Komukoli ukážete tečku na obloze a většinu lidí to nezajímá. Je to jako, proč by mě to mělo zajímat – dokud nepřestane fungovat mobil nebo GPS nebo nepřestane hrát fotbal v televizi. Tehdy lidé reagují."

Úlomky znečišťující oběžnou dráhu Měsíce

Zatímco vesmírný odpad na oběžné dráze Země ano dostalo trochu pozornosti, je problém lunárního vesmírného odpadu z velké části odhalen. To proto, že alespoň prozatím to není problém.

Podle samotného Reddyho je kanál na oběžné dráze Měsíce v současnosti stále relativně jasný. Ve srovnání s tisíci katalogizovaných objektů, které obíhají kolem Země, obíhá kolem Měsíce jen několik desítek nákladu. Z malé hrstky satelitů na oběžné dráze Měsíce, jediné pozoruhodné (možná jediné úplně) zahrnují NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, dvě kosmické lodě Artemis (P1 a P2) a čínský Chang'e 5-T1. To je menší zácpa, než jakou byste během mnohahodinové jízdy venkovem Wyomingu spatřili jiné auto.

Ale to, že je dnes Wyoming, neznamená, že zítra to nebude dálnice L.A. Nebo, abych nepřeháněl, alespoň trochu rušnější, než je v současnosti.

"Počáteční průzkum Měsíce jsme provedli v [60. letech 20. století]," řekl Reddy. „Pak bylo uprostřed období klidu, posledních asi 50 let. Ale nyní je obnoven zájem o průzkum Měsíce. Během příštích osmi let očekáváme, že na Měsíc poletí až 50 nákladu. Chceme se vyhnout situaci, kterou máme na Zemi [která se odehrává] kolem Měsíce, také na oběžné dráze Měsíce."

To by také mohlo být nebezpečné pro satelity a potenciálně nebezpečné pro mise vesmírných letů – s posádkou i bez posádky.

Myšlenka proaktivního přístupu k řízení letového provozu samozřejmě není nová. Přesně to se stalo s tradičním pozemním řízením letového provozu. První vážné pokusy vyvinout pravidla pro sledování a řízení letového provozu vznikly v roce 1922, několik let po zahajovací Mezinárodní úmluvě o letectví z roku 1919. První člověk, který se mohl oficiálně označovat jako profesionální dispečer letového provozu, Archie League ze St. Louis ve státě Missouri, začal pracovat v roce 1929. Ačkoli se v té době začala letecká doprava rozjíždět (slovní hříčka napůl zamýšlená), byla ve srovnání s tím, čím se stala, v plenkách. S 173 000 cestujících létání v USA v roce 1929 ve srovnání s 926 milionů cestujících přepravované v roce 2019, obloha nebyla zrovna přeplněná. Nicméně se mělo za to, že řešení je potřeba – i když bylo pravděpodobné, že bude založeno na předpokládaném růstu.

„Pocházím ze světa sledování asteroidů“

Jak se říká, prvním krokem při řešení jakéhokoli problému je uznat, že je tu problém. Pokud však jde o vyřešení problému této složitosti, přiznat si problém není zdaleka největší překážkou. Naštěstí, alespoň zpočátku, Reddy řekl, že mnoho současných technologií používaných pro sledování objektů ze Země může být použito pro sledování lunárních drah.

Reddy a jeho studenti v Lunar and Planetary Laboratory používají specializované senzory v univerzitním výzkumném zařízení Biosphere 2, aby charakterizovali cislunární objekty. Tato sada vybavení zahrnuje několik teleskopů, které jsou věnovány povědomí o vesmírné doméně, včetně jednoho, který byl postaven skupinou vysokoškoláků inženýrské univerzity v Arizoně.

"Hodně z toho lze udělat s [pozemskými optickými teleskopy], které již máme pro provádění geostacionárních věcí, " řekl Reddy. "Jen jsou slabší, takže musíte snímek exponovat na dlouhou dobu a pořídit snímek, který je hlubší."

Jeho vlastní zázemí, poznamenal, „především dělá planetární obranu“. "Pocházím ze světa sledování asteroidů, takže a mnoho nástrojů, které na tento konkrétní problém aplikujeme, závisí na nástrojích a technologiích planetární obrany,“ řekl vysvětlil. "Komunita asteroidů sledovala opravdu malé objekty, daleko od Země, po celá desetiletí. Využíváme spoustu softwaru a technik [pro tento projekt].“

Chci být lunární model

Konečným cílem tohoto projektu – a je již dále, než si možná myslíte – je postavit model, který přesně zobrazuje každý objekt obíhající kolem Měsíce. Poté zvýrazní možné konjunkce (vymyšlený prostorový termín pro havárie) mezi těmito objekty a aktivním nákladem. Reddy řekl, že tento nástroj bude použit pro letošní rok Start Artemis 1, debut supertěžké nosné rakety NASA, jejímž cílem je poslat vesmírnou loď Orion bez posádky na retrográdní oběžnou dráhu Měsíce.

Výzkumníci také zpřístupní svůj model soukromým vesmírným společnostem. „Pokud k nám výrobce přijde a řekne: ‚Hej, děláme tuto misi na Měsíc, můžete prosím zkontrolovat konjunkce?‘ Ano, jistě,“ řekl Reddy. „To je služba, kterou budeme poskytovat. Chceme se vyhnout tvorbě trosek. Je pro nás více práce sledovat spoustu věcí. Ne, že bychom byli líní, ale pokud se tomu dokážeme vyhnout a udržet [oběžnou dráhu Měsíce] čistou, bude to pro nás pro všechny lepší."

Dobrá otázka je, jakou moc by takový systém řízení vesmírného provozu měl. Pro argumentaci řekněme, že čínský satelit představuje možnou existenční hrozbu Americký vesmírný start – nebo, když se tento vzdušný prostor více zalidní, hrozí riziko dvou plavidel kolize. Kdo se stane tím, kdo si nárokuje právo průchodu v možné mimozemské hře na kuře? Těžká otázka. "Nemyslím si, že máme nějaké vynucovací schopnosti," řekl Reddy. "Toto je spíše akademické cvičení [právě teď]."

Další budoucí výzvou, která dosud nebyla rozbalena, by mohla být zahájení skutečných vesmírných misí k nasazení další orbitální prostředky, které mohou pomoci monitorovat oblasti neviditelné ze Země, jako jsou objekty skryté za nimi měsíc. (Kdo ví: Mohlo by to dokonce sloužit jako zkušební provoz pro podobné iniciativy na jiných planetách, jako je Mars, který by vyžadovalo zřízení zcela nové infrastruktury kvůli obtížnosti jejich monitorování Země. "Myslím, že už plánujeme něco udělat s řízením vesmírného provozu kolem Marsu," řekl.)

Prozatím však bude tým šťastný, pokud tento důkaz konceptu prokáže svou hodnotu jako nástroj na podporu našich pokračujících vesmírných zájmů – a oživení fascinace Měsícem.

"Naším cílem je dozrát a ukázat, že něco takového může být zachováno a může být užitečné," řekl Reddy. "Pak to předáme lidem, kteří mají skutečnou odpovědnost za udržení tohoto chodu."

Doporučení redakce

• Předmět velikosti auta vyplavený na pláž může být vesmírným smetím
• Sledujte, jak se na vesmírné stanici rozvine nové solární pole NASA
• NASA provádí kritické testy pro měsíční raketu Artemis V
• Blue Origin Jeffa Bezose konečně dostává vytouženou měsíční smlouvu
• Úklid vesmírného smetí zajišťuje cestu do vesmíru