Miks Kuu vajab kosmoseliikluse juhtimissüsteemi

"Suurepärane kõle."

Neid sõnu kasutas Buzz Aldrin, et kirjeldada Kuu maastiku tohutut tühjust, enne kui ta 1969. aasta juulis esimest korda selle pinnale astus. Aga mis siis, kui Kuu – või õigemini selle orbiit – polekski nii kõle? Mis siis, kui see sarnaneks rohkem näiteks Los Angelese pendelrännaku tipptunni ummikusse liiklusele? Mis siis, kui tõesti?

Arvestades, et inimajaloo jooksul on Kuu pinnal kõndinud kokku 12 inimest, võib see tunduda väga suur hüpoteetiline. Siiski on murettekitav arusaam, et Arizona ülikooli teadlased, ülikool, mis aidanud kaardistada Kuu pinda Aldrini kuulsa Apollo 11 missiooni jaoks, annavad praegu palju arvasin.

Nende plaan – mille jaoks sai ülikool hiljuti õhujõudude uurimistöölt 7,5 miljonit dollarit Laboratory’s Space Vehicles Directorate – nõuab sisuliselt maailma esimest Kuu-lennujuhtimist süsteem. Selle eesmärk on hoida silma peal kosmoseliiklusel meie planeedi ja Kuu vahelises praegu jälgimata tsislunaarses piirkonnas ning see aitab vältida Kuu liiklusummikuid ja võib-olla isegi surmavaid kokkupõrkeid.

Ja see jõuab teie lähedal asuvale kuumissioonile varem, kui arvate.

Nagu äravisatud autopartii kosmoses

NASA teadlane Don Kessler juhtis 1978. aastal esimest korda tähelepanu ohule, mida kujutab endast äärmiselt suur tihedus. objektid, mis ringlevad madalal Maa orbiidil, ja viis, kuidas need võivad vallandada võimaliku kaskaadreaktsiooni kokkupõrkeid. (Vaadake 2013. aasta filmi algus Gravitatsioon et näha, kui laastav see võib olla.)

Tänapäeval jälgitakse umbes 23 000 kosmoseprügi tükki, mis sihivad ümber Maa kiirusega umbes 17 500 miili tunnis. Neist vaid 3500 on aktiivsed kasulikud koormad, ülejäänud osa – surnud satelliidisõlmedest kuni äravisatud raketiosadeni – on mitteaktiivsed, kuid siiski potentsiaalselt ohtlikud praht.

"Kujutame ette, et alates auto leiutamisest võtate auto tehasest ja paned sellesse gaasi, seejärel [sõidate sellega, kuni bensiin otsa saab], viskate selle maha ja võtate uue auto," Vishnu Reddy, Arizona ülikooli Kuu- ja planeedilaboratooriumi dotsent, ütles Digital Trendsile. "Seda oleme kosmoses teinud. Iga kord, kui kosmoselaeval saab kütus otsa – ja see võib olla täiesti töötav kosmoselaev –, viskate selle maha ja käivitate uue kasuliku koorma. [Aja jooksul] asjad kogunevad.

Tema sõnul on probleem nähtavuses: nii otseses kui ka kujundlikus tähenduses. "Kosmos on omamoodi lahendamatu probleem," selgitas Reddy. "See pole nagu keskkonnakatastroof, eks? Teate, seal on õlireostus, näete pelikaneid õliga kaetud, mis käivitab vistseraalse reaktsiooni. Sa näitad kellelegi punkti taevas ja enamik inimesi ei hooli sellest. See on nagu, miks ma peaksin sellest hoolima – kuni mobiiltelefon lakkab töötamast või GPS ei tööta või jalgpall teleris ei mängi. See on siis, kui inimesed reageerivad."

Kuu orbiiti saastav praht

Kuigi Maa ümber tiirlevat kosmoserämpsu on pälvis natuke tähelepanu, on Kuu kosmoseprügi probleem suures osas paljastatud. Seda seetõttu, et vähemalt praegu pole see probleem.

Reddy enda kinnitusel on Kuu orbiidi kanal praegu veel suhteliselt selge. Võrreldes tuhandete kataloogitud objektidega, mis Maa ümber tiirlevad, tiirleb ümber Kuu vaid paarkümmend kasulikku lasti. Väikesest peotäiest Kuu orbiidil olevatest satelliitidest on ainsad märkimisväärsed (võimalik, et ka ainsad) Nende hulka kuuluvad NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, kaks Artemise kosmoselaeva (P1 ja P2) ja Hiina Chang'e 5-T1. See on väiksem ummik kui samaväärne teise auto märkamine mitmetunnise sõidu ajal läbi Wyomingi maapiirkonna.

Kuid see, et täna on Wyoming, ei tähenda, et homme poleks LA kiirtee. Või liialdamise vältimiseks vähemalt natuke rohkem hõivatud kui praegu.

"Meil oli Kuu esmane uurimine [1960ndatel]," ütles Reddy. “Siis oli vaikne periood keskel, umbes viimased 50 aastat. Kuid nüüd on taas tärganud huvi Kuu uurimise vastu. Järgmise kaheksa aasta jooksul ootame Kuule kuni 50 koormat. Tahame vältida selliseid olukordi, mis meil on Maal Kuu ümber, samuti Kuu orbiidil.

See võib osutuda häirivaks ka satelliitidele ja potentsiaalselt ohtlikuks kosmoselendude missioonidele – nii meeskonnaga kui ka ilma.

Idee võtta ennetav lähenemine lennujuhtimisele ei ole muidugi uus. Täpselt nii juhtus traditsioonilise maapealse lennujuhtimisega. Esimesed tõsised katsed välja töötada lennuliikluse jälgimise ja juhtimise eeskirju tehti 1922. aastal, mitu aastat pärast 1919. aasta rahvusvahelise lennunduskonventsiooni avamist. Esimene inimene, kes võis end ametlikult nimetada professionaalseks lennujuhiks, Missouri osariigist St. Louisist pärit Archie League, asus tööle 1929. aastal. Kuigi lennureisid hakkasid sel ajal lendu tõusma (poolmõeldud sõnamäng), oli see lapsekingades võrreldes sellega, mis sellest saab. Koos 173 000 reisijat lendamine USA-s 1929. aastal, võrreldes 926 miljonit reisijat 2019. aastal transporditi, ei olnud taevas just rahvast täis. Sellest hoolimata leiti, et lahendust on vaja – isegi kui see tõenäoliselt põhines prognoositud kasvul.

"Ma tulen asteroidide jälgimise maailmast"

Nagu öeldakse, on iga probleemi lahendamise esimene samm ära tunda, et alustuseks on probleem. Kui aga rääkida sellise keerukusega probleemi lahendamisest, ei ole probleemi tunnistamine kaugeltki suurim takistus. Õnneks ütles Reddy vähemalt esialgu, et paljusid praeguseid Maalt objektide jälgimise tehnoloogiaid saab kasutada Kuu orbiitide jälgimiseks.

Reddy ja tema Kuu- ja planeedilaboratooriumi õpilased kasutavad tsislunaarsete objektide iseloomustamiseks spetsiaalseid andureid ülikooli Biosphere 2 uurimiskeskuses. See seadmete komplekt sisaldab mitut teleskoopi, mis on pühendatud kosmosevaldkonna teadlikkuse tõstmisele, sealhulgas üks, mille on ehitanud rühm Arizona ülikooli inseneriõppe üliõpilasi.

"Suur osa sellest saab teha [maapealsete optiliste teleskoopidega], mis meil juba on geostatsionaarsete asjade tegemiseks," ütles Reddy. "Asi on selles, et need on tuhmimad, nii et peate pilti pikka aega säritama ja tegema sügavama pildi."

Ta märkis, et tema enda taust on "peamiselt planeedikaitse". "Ma olen pärit asteroidide jälgimise maailmast, nii et a paljud tööriistad, mida me selle konkreetse probleemi lahendamiseks rakendame, tuginevad planeedi kaitsevahenditele ja -tehnoloogiatele, ”rääkis ta selgitas. "Asteroidide kogukond on aastakümneid jälginud väga väikeseid objekte, mis on Maast kaugel. Me kasutame [selle projekti jaoks] palju tarkvara ja tehnikaid.

Ma tahan saada kuu modelliks

Selle projekti lõppeesmärk – ja see on juba kaugemal, kui arvate – on ehitada mudel, mis näitab täpselt kõiki Kuu ümber tiirlevaid objekte. Seejärel tõstab see esile võimalikud ühendused (väljamõeldud kosmosetermin krahhide jaoks) nende objektide ja aktiivsete kasulike koormuste vahel. Reddy ütles, et seda tööriista kasutatakse sel aastal Artemis 1 käivitamine, NASA üliraske kanderaketti debüüt, mille eesmärk on saata Kuu retrograadsele orbiidile mehitamata kosmoseaparaat Orion.

Teadlased teevad oma mudeli kättesaadavaks ka erasektori kosmoseettevõtetele. "Kui tootja tuleb meie juurde ja ütleb: "Hei, me teeme seda missiooni Kuule, kas saate kontrollida sidesõnu?" Jah, muidugi," ütles Reddy. "See on teenus, mida me pakume. Tahame vältida prahi teket. Meil on palju tööd rohkem jälgida. Mitte, et me oleksime laisad, aga kui suudame seda vältida ja [Kuu orbiidi] puhtana hoida, on see meile kõigile parem.

Hea küsimus on, kui palju jõustamisjõudu sellisel kosmoseliikluse juhtimissüsteemil oleks. Oletame vaidluse huvides, et Hiina satelliit kujutab endast võimalikku eksistentsiaalset ohtu Ameerika kosmoselaev – või kui see õhuruum muutub asustatud, on võimalik kahe lennuki oht kokkupõrge. Kes saab olla see, kes nõuab võimalikus maavälises kanamängus läbipääsuõigust? Raske küsimus. "Ma arvan, et meil pole jõustamisvõimet," ütles Reddy. "See on rohkem akadeemiline harjutus [praegu]."

Veel üks tulevane väljakutse, mida pole veel lahti võetud, võib hõlmata tegelike kosmosemissioonide käivitamist täiendavad orbiidivarad, mis aitavad jälgida alasid, mis pole Maalt nähtavad, nt taga peidetud objektid kuu. (Kes teab: see võib olla isegi proovitöö sarnaste algatuste jaoks teistel planeetidel, nagu Marss, nõuaks täiesti uue infrastruktuuri rajamist, kuna nende jälgimine on keeruline Maa. "Ma arvan, et plaanime juba midagi ette võtta kosmoseliikluse korraldamiseks Marsi ümber," ütles ta.)

Praegu on meeskond siiski õnnelik, kui see kontseptsiooni tõend näitab oma väärtust vahendina, mis toetab meie jätkuvaid kosmosehuvi – ja taaselustanud vaimustust Kuu vastu.

"Meie eesmärk on seda küpseda ja näidata, et midagi sellist saab säilitada ja see võib olla kasulik," ütles Reddy. "Siis anname selle edasi inimestele, kellel on tegelik vastutus selle jätkamise eest."

Toimetajate soovitused

• Randa uhutud autosuurune objekt võib olla kosmoserämps
• Vaadake NASA uut päikesemassiivi kosmosejaamas
• NASA viib läbi kuuraketi Artemis V kriitilisi katseid
• Jeff Bezose Blue Origin saab lõpuks ihaldatud kuulepingu
• Kosmosejäätmete koristusmissioon tagab sõidu kosmosesse