Miksi kuu tarvitsee avaruusliikenteen ohjausjärjestelmän

"Upea autio."

Buzz Aldrin käytti näitä sanoja kuvaamaan kuunmaiseman valtavaa tyhjyyttä ennen kuin hän astui sen pinnalle ensimmäistä kertaa heinäkuussa 1969. Mutta entä jos kuu – tai pikemminkin sen kiertorata – ei olekaan niin autio? Entä jos se olisi enemmän kuin esimerkiksi ruuhka-ajan ruuhka-ajan liikennettä Los Angelesissa? Entä jos todellakin?

Ottaen huomioon, että yhteensä 12 ihmistä on kävellyt kuun pinnalla ihmiskunnan historian aikana, se voi tuntua mahtavalta hypoteettiselta. On kuitenkin myös huolestuttava ajatus, että Arizonan yliopiston tutkijat, yliopisto, joka auttoivat kartoittamaan kuun pinnan Aldrinin kuuluisaa Apollo 11 -tehtävää varten, antavat tällä hetkellä paljon ajatteli.

Heidän suunnitelmansa - johon yliopisto sai äskettäin 7,5 miljoonan dollarin rahoituksen ilmavoimien tutkimukselta Laboratoryn Space Vehicles Directorate – vaatii pohjimmiltaan maailman ensimmäistä kuun lennonjohtoa järjestelmä. Tarkoituksena on pitää silmällä avaruusliikennettä planeettamme ja kuun välisellä tällä hetkellä jäljittämättömällä cislunar-alueella, ja se auttaa välttämään kuun liikenneruuhkia – ja ehkä jopa tappavia törmäyksiä.

Ja se on tulossa ennemmin kuin uskotkaan kuun tehtävään lähelläsi.

Kuin hylätty autopalsta avaruudessa

NASA: n tutkija Don Kessler korosti vuonna 1978 ensimmäisen kerran äärimmäisen suuren tiheyden aiheuttaman vaaran. esineet, jotka kiertävät matalalla Maan kiertoradalla ja tapa, jolla ne voivat laukaista mahdollisen ketjureaktion törmäyksiä. (Katso vuoden 2013 elokuvan alku Painovoima nähdäksesi kuinka tuhoisaa tämä voi olla.)

Nykyään noin 23 000 avaruusromun kappaletta seurataan, kun ne kiertelevät maapallon ympäri noin 17 500 mailia tunnissa. Näistä vain 3 500 on aktiivisia hyötykuormia, kun taas loput – kaikki kuolleista satelliittinuppeista hylättyihin raketin osiin – ovat passiivisia, mutta silti mahdollisesti vaarallisia roskia.

"Kuvitelkaamme, että auton keksimisen jälkeen otat auton tehtaalta ja laitat siihen kaasua, sitten [ajaat sillä, kunnes bensa loppuu], pudotat sen ja haet uuden auton." Vishnu Reddy, Arizonan yliopiston Lunar and Planetary Laboratoryn apulaisprofessori, sanoi Digital Trendsille. "Sitä me olemme tehneet avaruudessa. Joka kerta kun avaruusaluksesta loppuu polttoaine – ja se saattaa olla täydellisesti toimiva avaruusalus – pudotat sen ja käynnistät uuden hyötykuorman. [Ajan myötä] asioita kertyy."

Ongelmana on hänen mukaansa näkyvyys: sekä kirjaimellisesti että kuvaannollisesti. "Avaruus on eräänlainen ratkaisematon ongelma", Reddy selitti. "Se ei ole kuin ympäristökatastrofi, eihän? Tiedätkö, siellä on öljyvuoto, näet pelikaanit öljyn peitossa, mikä laukaisee viskeraalisen reaktion. Näytät pisteen taivaalla kenelle tahansa, ja useimmat ihmiset eivät välitä. Se on kuin, miksi minun pitäisi välittää – kunnes matkapuhelin lakkaa toimimasta tai GPS lakkaa toimimasta tai jalkapallo lakkaa pelaamasta televisiossa. Silloin ihmiset reagoivat."

Kuun kiertoradalla saastuttavia roskia

Vaikka maata kiertävä avaruusromu on sai vähän huomiotakuun avaruusromuongelma on suurelta osin paljastettu. Tämä johtuu siitä, että tämä ei ainakaan toistaiseksi ole ongelma.

Reddyn oman myöntämän mukaan kuun kiertoradan kanava on tällä hetkellä vielä suhteellisen selkeä. Verrattuna tuhansiin luetteloituihin esineisiin, jotka kiertävät Maata, kuuta kiertää vain muutama tusina. Kuun kiertoradalla olevista pienistä satelliiteista ainoat merkittävät (ehkä ainoat kokonaan) sisältää NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, kaksi Artemis-avaruusalusta (P1 ja P2) ja Kiinan Chang'e 5-T1. Se on vähemmän suuri ruuhka kuin se, joka vastaa toisen auton havaitsemista usean tunnin ajomatkan aikana Wyomingin maaseudun läpi.

Mutta se, että tänään on Wyoming, ei tarkoita, etteikö se olisi huomenna LA-moottoritie. Tai liioittelun välttämiseksi ainakin hieman kiireisempi kuin tällä hetkellä.

"Meillä oli ensimmäinen kuun tutkimus [1960-luvulla]", Reddy sanoi. ”Silloin oli hiljaista aikaa keskellä, noin 50 vuoden ajan. Mutta nyt kiinnostus kuun tutkimusta kohtaan on lisääntynyt. Seuraavien kahdeksan vuoden aikana odotamme jopa 50 hyötykuormaa menevän kuuhun. Haluamme välttää sellaisen tilanteen, joka meillä on maan päällä [joka tapahtuu] Kuun ympärillä, myös Kuun kiertoradalla."

Tämä voi myös osoittautua häiritseväksi satelliiteille ja mahdollisesti vaaralliseksi avaruuslentotehtäville – sekä miehistöille että ilman miehistöä.

Ajatus ennakoivasta lähestymistavasta lennonjohtoon ei tietenkään ole uusi. Juuri näin tapahtui perinteisen, maanpäällisen lennonjohdon kanssa. Ensimmäiset vakavat yritykset kehittää lentoliikenteen valvontaa ja valvontaa koskevia sääntöjä syntyivät vuonna 1922, useita vuosia vuoden 1919 kansainvälisen ilmailusopimuksen alkamisen jälkeen. Ensimmäinen henkilö, joka sai virallisesti kutsua itseään ammattimaiseksi lennonjohtajaksi, Archie League St. Louisista, Missourista, aloitti työnsä vuonna 1929. Vaikka lentomatkailu alkoi tuolloin lähteä liikkeelle (pun puoliksi tarkoitettu), se oli lapsenkengissään verrattuna siihen, mitä siitä tulee. Kanssa 173 000 matkustajaa lentävät Yhdysvalloissa vuonna 1929 verrattuna 926 miljoonaa matkustajaa kuljetettiin vuonna 2019, taivas ei ollut aivan täynnä. Siitä huolimatta katsottiin, että ratkaisua tarvitaan – vaikka se todennäköisesti perustuisi ennustettuun kasvuun.

"Olen kotoisin asteroidien seurantamaailmasta"

Kuten sanonta kuuluu, ensimmäinen askel minkä tahansa ongelman ratkaisemisessa on tunnustaa, että ongelma on alussa. Tämän monimutkaisen ongelman ratkaisemisessa ongelman myöntäminen on kuitenkin kaukana suurimmasta esteestä. Onneksi, ainakin aluksi, Reddy sanoi, että monet nykyiset tekniikat, joita käytetään maapallon esineiden seurantaan, voidaan käyttää Kuun kiertoradan seurantaan.

Reddy ja hänen opiskelijansa Lunar and Planetary Laboratoryssa käyttävät erityisiä antureita yliopiston Biosphere 2 -tutkimuslaitoksessa cislunaaristen esineiden karakterisoimiseksi. Tämä laitepaketti sisältää useita teleskooppeja, jotka on omistettu avaruusalueen tietoisuuteen, mukaan lukien yksi, jonka on rakentanut ryhmä Arizonan yliopiston insinööriopiskelijoita.

"Paljon siitä voidaan tehdä [maan päällä olevilla optisilla teleskoopeilla], joita meillä jo on geostationaaristen asioiden tekemiseen", Reddy sanoi. "Ne ovat vain himmeämpiä, joten sinun täytyy valottaa kuvaa pitkäksi aikaa ja ottaa kuva, joka on syvempi."

Hän huomautti, että hänen oma taustansa on "ensisijaisesti planeettojen puolustaminen". "Olen kotoisin asteroidien seurantamaailmasta, joten a monet työkalut, joita käytämme tähän ongelmaan, riippuvat planeetan puolustustyökaluista ja -tekniikoista", hän selitti. "Asteroidiyhteisö on seurannut todella pieniä esineitä kaukana Maasta vuosikymmeniä. Hyödynnämme [tähän projektiin] paljon ohjelmistoja ja tekniikoita."

Haluan olla kuun malli

Tämän projektin perimmäinen tavoite – ja se on jo pidemmällä kuin luuletkaan – on rakentaa malli, joka näyttää tarkasti jokaisen kuuta kiertävän kohteen. Sen jälkeen se korostaa mahdollisia konjunktioita (kauhailun kuvitteellinen avaruustermi) näiden objektien ja aktiivisten hyötykuormien välillä. Reddy sanoi, että työkalua käytetään tämän vuoden aikana Artemis 1 laukaisu, NASA: n superraskas kantoraketin debyytti, jonka tavoitteena on lähettää miehittämätön Orion-avaruusalus kuun retrogradiselle kiertoradalle.

Tutkijat tuovat mallinsa myös yksityisten avaruusyritysten saataville. "Jos valmistaja tulee meille ja sanoo: "Hei, teemme tämän matkan kuuhun, voitko tarkistaa konjunktiot?" Kyllä, toki", Reddy sanoi. "Se on palvelu, jonka tulemme tarjoamaan. Haluamme välttää roskien muodostumista. Meillä on enemmän työtä seurata monia asioita. Ei siksi, että olisimme laiskoja, mutta jos voimme välttää sen ja pitää [kuun kiertoradan] puhtaana, se on parempi meille kaikille."

Hyvä kysymys on, kuinka paljon valvontavoimaa tällaisella avaruusliikenteen ohjausjärjestelmällä olisi. Oletetaan väitteen vuoksi, että kiinalainen satelliitti muodostaa mahdollisen eksistentiaalisen uhan Amerikkalainen avaruuslaukaisu – tai kun tämä ilmatila tulee asutummaksi, kahden aluksen riski on mahdollinen törmäys. Kuka saa olla se, joka vaatii kulkuoikeutta mahdollisessa maan ulkopuolisessa kanapelissä? Vaikea kysymys. "En usko, että meillä on valvontavalmiuksia", Reddy sanoi. "Tämä on enemmän akateemista harjoitusta [tällä hetkellä]."

Toinen tulevaisuuden haaste, jota ei vielä ole pakattu, voisi olla todellisten avaruustehtävien käynnistäminen muita kiertoradalla olevia resursseja, jotka voivat auttaa valvomaan alueita, jotka eivät näy Maasta, kuten taakse piilotettuja esineitä kuu. (Kuka tietää: tämä voisi jopa toimia koeajona samankaltaisille aloitteille muilla planeetoilla, kuten Marsilla, edellyttäisi täysin uuden infrastruktuurin rakentamista, koska niitä on vaikea seurata Maapallo. "Luulen, että aiomme jo tehdä jotain avaruusliikenteen hallinnan suhteen Marsin ympärillä", hän sanoi.)

Toistaiseksi tiimi on kuitenkin iloinen, jos tämä konseptitodistus osoittaa olevansa arvokas välineenä tukemaan jatkuvia avaruusetujamme – ja elvyttävää kiehtoomme kuuta kohtaan.

"Tavoitteemme on kypsyä tämä ja osoittaa, että jotain tällaista voidaan säilyttää ja siitä voi olla hyötyä", Reddy sanoi. "Sitten siirrämme sen ihmisille, joilla on todellinen vastuu tämän jatkamisesta."

Toimittajien suositukset

• Rannalle upotettu auton kokoinen esine voi olla avaruusromua
• Katso NASAn uuden aurinkopaneelin avautumassa avaruusasemalle
• NASA suorittaa kriittisiä testejä Artemis V -kuuraketille
• Jeff Bezosin Blue Origin saa vihdoin halutun kuusopimuksen
• Avaruusromun siivoustehtävä varmistaa kyydin avaruuteen