Hvorfor månen har brug for et rumtrafikkontrolsystem

"Storslået øde."

Det var de ord, som Buzz Aldrin brugte til at beskrive månelandskabets enorme tomhed, før han trådte op på overfladen for første gang i juli 1969. Men hvad nu hvis månen – eller rettere sagt dens kredsløb – alligevel ikke var så øde? Hvad hvis det var mere beslægtet med f.eks. den fastlåste trafik på en pendling i myldretiden i Los Angeles? Hvad hvis faktisk?

I betragtning af, at i alt 12 mennesker har gået på månens overflade i menneskehedens historie, kan det virke en mægtig stor hypotetisk. Det er dog også en bekymrende forestilling, at forskere fra University of Arizona, et universitet, der hjalp med at kortlægge månens overflade til Aldrins berømte Apollo 11-mission, giver i øjeblikket en hel masse tanke.

Deres plan - som universitetet for nylig modtog 7,5 millioner dollars i finansiering til fra Air Force Research Laboratoriets direktorat for rumfartøjer - opfordrer til, hvad der i bund og grund er verdens første månelufttrafikkontrol system. Det er beregnet til at holde styr på rumtrafikken i det aktuelt usporede cislunære område mellem vores planet og månen, og det vil hjælpe med at undgå månens trafikpropper – og måske endda dødelige kollisioner.

Og det kommer hurtigere, end du tror, ​​til en månemission nær dig.

Som en kasseret bilplads i rummet

Det var NASA-videnskabsmanden Don Kessler, der i 1978 første gang påpegede faren ved den ekstremt høje tæthed af genstande, der cirkulerer i lavt kredsløb om Jorden og måden, som disse kunne udløse en kaskadende kædereaktion på evt. kollisioner. (Se starten af ​​2013-filmen Tyngdekraft for at se, hvor ødelæggende dette kunne være.)

I dag er der omkring 23.000 stykker rumskrot, der spores, mens de suser rundt om Jorden med hastigheder på omkring 17.500 miles i timen. Af disse er kun 3.500 aktive nyttelaster, mens resten – alt fra døde satellitnubber til kasserede raketdele – er inaktive, men stadig potentielt farlige affald.

"Lad os forestille os, at du siden opfindelsen af ​​bilen tager bilen fra fabrikken og putter gas i den, og derefter [kører den, indtil den løber tør for benzin], taber den og henter en ny bil." Vishnu Reddy, en lektor ved University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory, sagde til Digital Trends. »Det er det, vi har gjort i rummet. Hver gang et rumfartøj løber tør for brændstof – og det kan være et perfekt fungerende rumfartøj – taber du det og sender en ny nyttelast. [Over tid] bliver ting akkumuleret."

Problemet, sagde han, er et af synlighed: Både bogstaveligt og billedligt. "Rummet er et slags uløseligt problem," forklarede Reddy. "Det er ikke som en miljøkatastrofe, vel? Du ved, der er et olieudslip, du ser pelikanerne dækket af olie, som udløser en visceral reaktion. Du viser en prik på himlen til nogen, og de fleste er ligeglade. Det er ligesom, hvorfor skulle jeg være ligeglad - indtil mobiltelefonen holder op med at virke, eller GPS'en holder op med at virke, eller fodbolden holder op med at spille på tv'et. Det er, når folk reagerer."

Affald, der forurener månekredsløbet

Mens jorden-kredsende rumskrammel har fik lidt opmærksomhed, er månens rumskrot-problem stort set afdækket. Det er fordi, i det mindste nu, er dette ikke et problem.

Efter Reddys egen indrømmelse er månens kredsløbskanal i øjeblikket stadig relativt klar. Sammenlignet med de tusindvis af katalogiserede objekter, der kredser om Jorden, er der kun et par dusin nyttelast, der kredser om månen. Af den lille håndfuld satellitter i månekredsløb er de eneste bemærkelsesværdige (muligvis de eneste helt) omfatte NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, to Artemis-rumfartøjer (P1 og P2) og Kinas Chang'e 5-T1. Det er mindre stor trængsel, end det svarer til at se en anden bil under en køretur på flere timer gennem det landlige Wyoming.

Men bare fordi det er Wyoming i dag, betyder det ikke, at det ikke er L.A.-motorvejen i morgen. Eller, for at undgå overdrivelse, i det mindste en del mere travlt, end det er i øjeblikket.

"Vi havde den første udforskning af månen i [1960'erne]," sagde Reddy. ”Så var der en stille periode i midten, de sidste 50 år eller deromkring. Men nu er der en fornyet interesse for måneudforskning. I løbet af de næste otte år forventer vi, at op til 50 nyttelast går til månen. Vi ønsker at undgå den slags situation, som vi har på Jorden [som finder sted] omkring månen, også i månens kredsløb."

Dette kan også vise sig at være forstyrrende for satellitter og potentielt farligt for rumflyvningsmissioner - både bemandede og ubemandede.

Ideen om at tage en proaktiv tilgang til flyvekontrol er selvfølgelig ikke ny. Det er præcis, hvad der skete med traditionel, terrestrisk flyvekontrol. De første seriøse forsøg på at udvikle regler for overvågning og kontrol af lufttrafik kom i stand i 1922, flere år efter den indledende internationale luftkonvention i 1919. Den første person, der officielt kunne omtale sig selv som en professionel flyveleder, Archie League fra St. Louis, Missouri, begyndte at arbejde i 1929. Selvom flyrejser begyndte at tage fart (pun semi-intended) på det tidspunkt, var det i sin vorden i forhold til, hvad det ville blive. Med 173.000 passagerer fløj i USA i 1929, i forhold til 926 millioner passagerer transporteret i 2019, var himlen ikke ligefrem overfyldt. Ikke desto mindre blev det vurderet, at der var behov for en løsning – også selvom den sandsynligvis ville være baseret på forventet vækst.

'Jeg kommer fra verden til sporing af asteroider'

Som man siger, er det første skridt i at løse ethvert problem at erkende, at der er et problem til at begynde med. Når det kommer til at løse et problem af denne kompleksitet, er det dog langt fra den største hindring at indrømme problemet. Heldigvis sagde Reddy i det mindste i begyndelsen, at mange af de nuværende teknologier, der bruges til at spore objekter fra Jorden, kan bruges til at spore månebaner.

Reddy og hans studerende i Lunar and Planetary Laboratory bruger dedikerede sensorer på universitetets Biosphere 2 forskningsfacilitet for at karakterisere cislunære objekter. Denne udstyrspakke inkluderer flere teleskoper, der er dedikeret til rumdomænebevidsthed, inklusive et, der blev bygget af en gruppe ingeniørstuderende fra University of Arizona.

"Meget af det kan gøres med [de jordbaserede optiske teleskoper], vi allerede har til at lave geostationære ting," sagde Reddy. "Det er bare, at de er svagere, så du skal eksponere billedet i lang tid og tage et billede, der er dybere."

Hans egen baggrund, bemærkede han, er "primært at udføre planetarisk forsvar." "Jeg kommer fra asteroidesporingsverdenen, så en Mange af de værktøjer, vi anvender på dette særlige problem, er afhængige af planetariske forsvarsværktøjer og -teknologier," han forklaret. "Asteroidesamfundet har sporet virkelig små objekter, langt ude fra Jorden, i årtier. Vi udnytter meget af softwaren og teknikkerne [til dette projekt]."

Jeg vil gerne være en månemodel

Det ultimative mål med dette projekt - og det er allerede længere fremme, end du måske tror - er at bygge en model, der nøjagtigt viser hvert objekt, der kredser om månen. Det vil derefter fremhæve mulige konjunktioner (den smarte rumbetegnelse for nedbrud) mellem disse objekter og aktive nyttelaster. Reddy sagde, at værktøjet vil blive brugt til dette års Artemis 1 lancering, debuten af ​​NASAs super heavy-lift løfteraket, med det mål at sende et ubemandet Orion-rumfartøj på en retrograd bane om månen.

Forskerne vil også stille deres model til rådighed for private rumvirksomheder. "Hvis en producent kommer til os og siger: 'Hej, vi udfører denne mission til månen, kan du så tjekke for konjunktioner?' Ja, selvfølgelig," sagde Reddy. "Det er en service, vi vil levere. Vi ønsker at undgå, at der dannes affald. Det er mere arbejde for os at spore en masse ting. Ikke at vi er dovne, men hvis vi kan undgå det og holde [månekredsløbet] rent, er det bedre for os alle."

Et godt spørgsmål er, hvor meget håndhævelseskraft et rumtrafikkontrolsystem som dette ville have. Lad os for argumentets skyld sige, at en kinesisk satellit udgør en mulig eksistentiel trussel mod en Amerikansk rumopsendelse – eller, når dette luftrum bliver mere befolket, risikerer to fartøjer en evt kollision. Hvem bliver den, der hævder retten til passage i et muligt udenjordisk spil kylling? Svært spørgsmål. "Jeg tror ikke, vi har nogen håndhævelsesevne," sagde Reddy. "Dette er mere en akademisk øvelse [lige nu]."

En anden fremtidig udfordring, der endnu ikke er pakket ud, kunne involvere at lancere faktiske rummissioner, der skal implementeres yderligere orbitale aktiver, der kan hjælpe med at overvåge områder, der ikke er synlige fra Jorden, såsom objekter gemt bagved månen. (Hvem ved: Dette kunne endda tjene som en prøvekørsel for lignende initiativer på andre planeter som Mars, som ville kræve etablering af helt ny infrastruktur på grund af vanskeligheden ved at overvåge dem fra Jorden. "Jeg tror, ​​vi allerede planlægger at gøre noget ved styring af rumtrafik omkring Mars," sagde han.)

For nu vil holdet dog være glade, hvis dette proof of concept demonstrerer sit værd som et værktøj til at understøtte vores fortsatte ruminteresser - og genoplive fascinationen af ​​månen.

"Vores mål er at modne dette og demonstrere, at noget som dette kan opretholdes og kan være nyttigt," sagde Reddy. "Så vil vi give det videre til de mennesker, der har det reelle ansvar for at holde det i gang."

Redaktørens anbefalinger

• En genstand på størrelse med en bil, der skylles op på stranden, kan være rumskrammel
• Se NASAs nye solcelleanlæg udfolde sig på rumstationen
• NASA udfører kritiske tests for Artemis V måneraket
• Jeff Bezos' Blue Origin får endelig eftertragtet månekontrakt
• Oprydningsmission for rumskrot sikrer en tur til rummet