Warum der Mond ein Weltraumverkehrskontrollsystem braucht

„Herrliche Trostlosigkeit.“

Mit diesen Worten beschrieb Buzz Aldrin die weite Leere der Mondlandschaft, bevor er im Juli 1969 zum ersten Mal die Mondoberfläche betrat. Aber was wäre, wenn der Mond – oder besser gesagt seine Umlaufbahn – doch nicht so trostlos wäre? Was wäre, wenn es beispielsweise eher dem stockenden Verkehr auf dem Weg zur Hauptverkehrszeit in Los Angeles ähneln würde? Was wäre, wenn tatsächlich?

Angesichts der Tatsache, dass in der Geschichte der Menschheit insgesamt 12 Menschen die Mondoberfläche betreten haben, mag das wie eine gewaltige Hypothese erscheinen. Allerdings ist es auch eine beunruhigende Vorstellung, dass Forscher der University of Arizona, einer Universität, die half bei der Kartierung der Mondoberfläche für Aldrins berühmte Apollo-11-Mission und spendet derzeit eine ganze Menge Gedanke.

Ihr Plan – für den die Universität kürzlich 7,5 Millionen US-Dollar von der Air Force Research erhielt Das Space Vehicles Directorate des Labors fordert im Wesentlichen die weltweit erste Mondflugsicherung System. Ziel ist es, den Weltraumverkehr in der derzeit nicht verfolgten cislunaren Region zwischen unserem Planeten und dem Mond im Auge zu behalten und dabei zu helfen, Staus auf dem Mond zu vermeiden – und möglicherweise sogar tödliche Kollisionen.

Und es kommt früher als Sie denken zu einer Mondmission in Ihrer Nähe.

Wie ein ausrangierter Autoparkplatz im Weltraum

Es war der NASA-Wissenschaftler Don Kessler, der 1978 erstmals auf die Gefahr hinwies, die von der extrem hohen Dichte von Atomen ausgeht Objekte, die in einer erdnahen Umlaufbahn zirkulieren, und die Art und Weise, wie diese eine kaskadierende Kettenreaktion auslösen könnten Kollisionen. (Beobachten Sie die Beginn des Films 2013 Schwere um zu sehen, wie verheerend das sein könnte.)

Heute werden etwa 23.000 Teile Weltraumschrott verfolgt, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 28.000 Kilometern pro Stunde um die Erde sausen. Davon sind nur 3.500 aktive Nutzlasten, während der Rest – von toten Satellitennubbeln bis hin zu weggeworfenen Raketenteilen – inaktive, aber immer noch potenziell gefährliche Trümmer sind.

„Stellen wir uns vor, dass Sie seit der Erfindung des Automobils das Auto aus der Fabrik nehmen und es tanken, es dann [fahren, bis das Benzin ausgeht], es fallen lassen und ein neues Auto holen.“ Vishnu Reddy, ein außerordentlicher Professor am Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona, sagte gegenüber Digital Trends. „Das ist es, was wir im Weltraum getan haben. Jedes Mal, wenn einem Raumschiff der Treibstoff ausgeht – und es könnte sich um ein perfekt funktionierendes Raumschiff handeln – lässt man es fallen und startet eine neue Nutzlast. [Mit der Zeit] sammeln sich Dinge an.“

Das Problem, sagte er, liege in der Sichtbarkeit: sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne. „Der Weltraum ist ein unlösbares Problem“, erklärte Reddy. „Es ist doch keine Umweltkatastrophe, oder? Wissen Sie, es gibt eine Ölpest, Sie sehen die mit Öl bedeckten Pelikane, das löst eine viszerale Reaktion aus. Du zeigst jedem einen Punkt am Himmel und den meisten Menschen ist das egal. Es ist wie: Warum sollte es mich interessieren – bis das Handy nicht mehr funktioniert, das GPS nicht mehr funktioniert oder der Fußball nicht mehr auf dem Fernseher läuft. Dann reagieren die Leute.“

Trümmer, die die Mondumlaufbahn verschmutzen

Während erdumlaufender Weltraumschrott dies getan hat etwas Aufmerksamkeit erregtDas Problem des Weltraumschrotts auf dem Mond ist weitgehend gelöst. Das liegt daran, dass dies zumindest im Moment kein Problem darstellt.

Nach eigenen Angaben von Reddy ist der Mondorbit-Kanal derzeit noch relativ klar. Im Vergleich zu den Tausenden katalogisierten Objekten, die die Erde umkreisen, gibt es nur ein paar Dutzend Nutzlasten, die den Mond umkreisen. Von der kleinen Handvoll Satelliten in der Mondumlaufbahn sind die einzigen bemerkenswerten (möglicherweise die einzigen überhaupt) Dazu gehören der NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, zwei Artemis-Raumschiffe (P1 und P2) und Chinas Chang’e 5-T1. Das ist weniger ein großer Stau als vielmehr das Äquivalent dazu, während einer mehrstündigen Fahrt durch das ländliche Wyoming ein anderes Auto zu entdecken.

Aber nur weil es heute Wyoming ist, heißt das nicht, dass es morgen nicht den L.A. Freeway gibt. Oder, um Übertreibungen zu vermeiden, zumindest ein ganzes Stück geschäftiger als derzeit.

„Wir hatten die erste Erforschung des Mondes in den [1960er Jahren]“, sagte Reddy. „Dann gab es in der Mitte der letzten 50 Jahre eine ruhige Zeit. Aber jetzt gibt es ein erneutes Interesse an der Monderkundung. Wir rechnen damit, dass in den nächsten acht Jahren bis zu 50 Nutzlasten zum Mond fliegen. Wir wollen eine Situation wie auf der Erde um den Mond herum auch in der Mondumlaufbahn vermeiden.“

Dies könnte sich auch als störend für Satelliten und potenziell gefährlich für Raumfahrtmissionen erweisen – sowohl mit als auch ohne Besatzung.

Die Idee, bei der Flugsicherung proaktiv vorzugehen, ist natürlich nicht neu. Genau das ist bei der traditionellen terrestrischen Flugsicherung passiert. Die ersten ernsthaften Versuche, Regeln zur Überwachung und Kontrolle des Flugverkehrs zu entwickeln, erfolgten 1922, einige Jahre nach der ersten Internationalen Luftverkehrskonvention von 1919. Die erste Person, die sich offiziell als professioneller Fluglotse bezeichnen konnte, Archie League aus St. Louis, Missouri, begann 1929 zu arbeiten. Obwohl der Flugverkehr zu dieser Zeit gerade erst richtig Fahrt aufnahm (Wortspiel halb beabsichtigt), steckte er im Vergleich zu dem, was daraus werden sollte, noch in den Kinderschuhen. Mit 173.000 Passagiere Fliegen in den USA im Jahr 1929 im Vergleich zu 926 Millionen Passagiere Nach dem Transport im Jahr 2019 war der Himmel nicht gerade überfüllt. Dennoch wurde davon ausgegangen, dass eine Lösung erforderlich sei – auch wenn diese wahrscheinlich auf dem prognostizierten Wachstum basieren würde.

„Ich komme aus der Welt der Asteroidenverfolgung“

Wie das Sprichwort sagt: Der erste Schritt zur Lösung eines Problems besteht darin, zu erkennen, dass es überhaupt ein Problem gibt. Wenn es darum geht, ein Problem dieser Komplexität zu lösen, ist das Eingeständnis des Problems jedoch bei weitem nicht die größte Hürde. Glücklicherweise sagte Reddy, zumindest anfangs, dass viele der aktuellen Technologien, die zur Verfolgung von Objekten von der Erde aus verwendet werden, für die Verfolgung von Mondumlaufbahnen genutzt werden können.

Reddy und seine Studenten im Lunar and Planetary Laboratory nutzen spezielle Sensoren in der Forschungseinrichtung Biosphere 2 der Universität, um cislunare Objekte zu charakterisieren. Diese Ausrüstungssuite umfasst mehrere Teleskope, die der Aufklärung über den Weltraumbereich gewidmet sind, darunter eines, das von einer Gruppe Ingenieurstudenten der University of Arizona gebaut wurde.

„Vieles davon kann mit [den bodengestützten optischen Teleskopen] erreicht werden, die wir bereits für geostationäre Aufgaben haben“, sagte Reddy. „Es ist nur so, dass sie schwächer sind, also muss man das Bild lange belichten und ein Bild machen, das tiefer ist.“

Er bemerkte, dass sein eigener Hintergrund „in erster Linie die Verteidigung des Planeten“ sei. „Ich komme aus der Welt der Asteroidenverfolgung, also a „Viele der Werkzeuge, die wir für dieses spezielle Problem einsetzen, basieren auf Werkzeugen und Technologien zur Verteidigung des Planeten“, sagte er erklärt. „Die Asteroidengemeinschaft verfolgt seit Jahrzehnten wirklich kleine Objekte weit draußen von der Erde. Wir nutzen viele der Software und Techniken [für dieses Projekt].“

Ich möchte ein Mondmodell werden

Das ultimative Ziel dieses Projekts – und es ist bereits weiter fortgeschritten, als Sie vielleicht denken – besteht darin, ein Modell zu erstellen, das jedes Objekt, das den Mond umkreist, genau darstellt. Anschließend werden mögliche Zusammenhänge (der schicke Weltraumbegriff für Abstürze) zwischen diesen Objekten und aktiven Nutzlasten hervorgehoben. Reddy sagte, dass das Tool dieses Jahr verwendet wird Start von Artemis 1, das Debüt der Super-Heavy-Lift-Trägerrakete der NASA, mit dem Ziel, ein unbemanntes Orion-Raumschiff auf eine retrograde Umlaufbahn des Mondes zu schicken.

Die Forscher werden ihr Modell auch privaten Raumfahrtunternehmen zur Verfügung stellen. „Wenn ein Hersteller zu uns kommt und sagt: ‚Hey, wir machen diese Mission zum Mond, können Sie dann bitte nach Konjunktionen suchen?‘ Ja, sicher“, sagte Reddy. „Das ist ein Service, den wir anbieten werden. Wir wollen die Entstehung von Trümmern vermeiden. Für uns ist es mehr Arbeit, viele Dinge zu verfolgen. Nicht, dass wir faul wären, aber wenn wir es vermeiden und die Mondumlaufbahn sauber halten können, ist das besser für uns alle.“

Eine gute Frage ist, wie viel Durchsetzungskraft ein solches Weltraumverkehrskontrollsystem hätte. Nehmen wir der Argumentation halber an, dass ein chinesischer Satellit eine mögliche existenzielle Bedrohung für ein Land darstellt Amerikanischer Weltraumstart – oder, wenn dieser Luftraum stärker bevölkert wird, riskieren zwei Raumschiffe eine Möglichkeit Kollision. Wer wird derjenige sein, der in einem möglichen außerirdischen Hühnerspiel das Recht auf Durchreise beansprucht? Schwierige Frage. „Ich glaube nicht, dass wir über Durchsetzungsmöglichkeiten verfügen“, sagte Reddy. „Das ist [im Moment] eher eine akademische Übung.“

Eine weitere zukünftige Herausforderung, die noch geklärt werden muss, könnte darin bestehen, tatsächliche Weltraummissionen zu starten zusätzliche Orbitalanlagen, die dabei helfen können, Bereiche zu überwachen, die von der Erde aus nicht sichtbar sind, beispielsweise dahinter verborgene Objekte der Mond. (Wer weiß: Dies könnte sogar als Probelauf für ähnliche Initiativen auf anderen Planeten wie dem Mars dienen Aufgrund der Schwierigkeit, sie zu überwachen, wäre die Errichtung einer völlig neuen Infrastruktur erforderlich Erde. „Ich denke, wir planen bereits, etwas für das Weltraumverkehrsmanagement rund um den Mars zu unternehmen“, sagte er.)

Vorerst wird sich das Team jedoch freuen, wenn dieser Proof of Concept seinen Wert als Werkzeug zur Unterstützung unserer anhaltenden Weltrauminteressen – und zur Wiederbelebung der Faszination für den Mond – unter Beweis stellt.

„Unser Ziel ist es, dies zu reifen und zu zeigen, dass so etwas beibehalten werden kann und nützlich sein kann“, sagte Reddy. „Dann geben wir es an die Menschen weiter, die die eigentliche Verantwortung dafür tragen, dass es so weitergeht.“

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