Kodėl mėnuliui reikia erdvės eismo valdymo sistemos

„Didinga dykuma“.

Tai buvo žodžiai, kuriais Buzzas Aldrinas apibūdino didžiulę mėnulio kraštovaizdžio tuštumą prieš pirmą kartą užlipdamas ant jo paviršiaus 1969 m. liepą. O kas, jei Mėnulis – ar, tiksliau, jo orbita – nebuvo toks apleistas? O kas, jei tai būtų labiau panašu į, tarkime, užblokuotą eismą piko valandomis į Los Andželą? O jei tikrai?

Atsižvelgiant į tai, kad iš viso 12 žmonių žmonijos istorijoje vaikščiojo Mėnulio paviršiumi, tai gali atrodyti labai didelė hipotetinė. Tačiau nerimą kelia ir tai, kad mokslininkai iš Arizonos universiteto, universiteto, kuris padėjo planuoti mėnulio paviršių Aldrino garsiajai „Apollo 11“ misijai, šiuo metu duoda daug maniau.

Jų planas, kuriam universitetas neseniai gavo 7,5 mln. USD finansavimą iš oro pajėgų tyrimų Laboratory's Space Vehicles Directorate – ragina sukurti iš esmės pirmąją pasaulyje Mėnulio oro eismo kontrolę sistema. Skirtas stebėti kosmoso eismą šiuo metu nesekamoje cismėnulio srityje tarp mūsų planetos ir Mėnulio, jis padės išvengti Mėnulio kamščių ir galbūt net mirtinų susidūrimų.

Ir tai ateina greičiau, nei manote, į mėnulio misiją šalia jūsų.

Kaip išmesta automobilių aikštelė erdvėje

NASA mokslininkas Donas Kesleris 1978 m. pirmą kartą atkreipė dėmesį į pavojų, kurį kelia itin didelis tankis. objektai, kurie cirkuliuoja žemoje Žemės orbitoje, ir tai, kaip jie gali sukelti galimą kaskadinę grandininę reakciją susidūrimai. (Stebėkite 2013 metų filmo pradžia Gravitacija kad pamatytumėte, kaip tai gali būti pragaištinga.)

Šiandien stebima apie 23 000 kosminio šlamšto vienetų, kurie skraido aplink Žemę maždaug 17 500 mylių per valandą greičiu. Iš jų tik 3500 yra aktyvūs naudingieji kroviniai, o likusi dalis – viskas nuo negyvų palydovų galvučių iki išmestų raketų dalių – yra neaktyvios, bet vis tiek potencialiai pavojingos šiukšlės.

„Įsivaizduokime, kad nuo automobilio išradimo jūs paimate automobilį iš gamyklos ir įpilate į jį dujų, tada [važinėjate, kol baigiasi degalai], numetate ir pasiimate naują automobilį. Višnu Reddy„Digital Trends“ sakė Arizonos universiteto Mėnulio ir planetų laboratorijos docentas. „Štai ką mes darėme kosmose. Kiekvieną kartą, kai baigiasi degalai – o tai gali būti idealiai veikiantis erdvėlaivis – numetate jį ir paleidžiate naują naudingąjį krovinį. [Laikui bėgant] daiktai kaupiasi.

Pasak jo, problema yra matomumas: tiek tiesiogine, tiek perkeltine prasme. „Kosmosas yra neišsprendžiama problema“, - paaiškino Reddy. „Tai nepanašu į aplinkos katastrofą, tiesa? Žinote, išsiliejo nafta, matote aliejumi pasidengtus pelikanus, kurie sukelia visceralinę reakciją. Jūs rodote tašką danguje bet kam ir daugumai žmonių tai nerūpi. Atrodo, kodėl man tai turėtų rūpėti – kol nustos veikti mobilusis telefonas, nustos veikti GPS ar futbolas per televizorių. Tada žmonės reaguoja“.

Mėnulio orbitą teršiančios šiukšlės

Nors aplink Žemę skrieja kosminis šlamštas sulaukė šiek tiek dėmesio, Mėnulio kosmoso šiukšlių problema iš esmės neatskleista. Taip yra todėl, kad bent jau kol kas tai nėra problema.

Paties Reddy pripažinimu, Mėnulio orbitos kanalas šiuo metu vis dar gana aiškus. Palyginti su tūkstančiais kataloguotų objektų, kurie skrieja aplink Žemę, aplink Mėnulį skrieja vos kelios dešimtys naudingų krovinių. Iš mažos saujos palydovų, skriejančių Mėnulio orbitoje, vieninteliai žymūs (galbūt vieninteliai) apima NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, du Artemis erdvėlaivius (P1 ir P2) ir Kinijos Chang'e 5-T1. Tai mažesnė spūstis, nei tolygu pastebėti kitą automobilį per kelias valandas važiuojant per Vajomingo kaimą.

Tačiau vien todėl, kad šiandien Vajomingas, dar nereiškia, kad rytoj tai ne LA greitkelis. Arba, kad nebūtų perdėta, bent jau šiek tiek užimtesnis nei šiuo metu.

„Pradinis mėnulio tyrinėjimas buvo atliktas septintajame dešimtmetyje“, – sakė Reddy. „Tada viduryje buvo ramus laikotarpis, pastaruosius 50 metų. Tačiau dabar atsinaujino susidomėjimas Mėnulio tyrinėjimu. Per ateinančius aštuonerius metus tikimės iki 50 naudingųjų krovinių nukeliauti į Mėnulį. Mes norime išvengti tokios padėties, kokia yra Žemėje (kuri vyksta) aplink Mėnulį, taip pat Mėnulio orbitoje.

Tai taip pat gali pakenkti palydovams ir potencialiai pavojingi skrydžiams į kosmosą – tiek su įgula, tiek be įgulos.

Idėja imtis iniciatyvaus požiūrio į oro eismo valdymą, žinoma, nėra nauja. Būtent taip atsitiko su tradicine, antžemine oro eismo kontrole. Pirmieji rimti bandymai sukurti oro eismo stebėjimo ir valdymo taisykles buvo pradėti 1922 m., praėjus keleriems metams po 1919 m. tarptautinės oro transporto konvencijos. Pirmasis asmuo, oficialiai galėjęs vadintis profesionaliu skrydžių vadovu, Archie League iš Sent Luiso, Misūrio valstijoje, pradėjo dirbti 1929 m. Nors tuo metu kelionė lėktuvu pradėjo kilti (pusiau skirta kalambūrai), tačiau, palyginti su tuo, kuo ji taps, tai buvo tik pradžioje. Su 173 000 keleivių skrido JAV 1929 m., palyginti su 926 milijonai keleivių gabenami 2019 m., dangus nebuvo perpildytas. Nepaisant to, buvo nuspręsta, kad sprendimas reikalingas, net jei jis greičiausiai bus pagrįstas numatomu augimu.

„Aš kilęs iš asteroidų sekimo pasaulio“

Kaip sakoma, pirmas žingsnis sprendžiant bet kokią problemą yra pripažinti, kad yra problema. Tačiau kai reikia išspręsti tokio sudėtingumo problemą, pripažinti problemą toli gražu nėra didžiausia kliūtis. Laimei, bent jau iš pradžių Reddy teigė, kad daugelis dabartinių technologijų, naudojamų objektams iš Žemės sekti, gali būti pritaikytos Mėnulio orbitoms sekti.

Reddy ir jo studentai Mėnulio ir planetų laboratorijoje naudoja specialius jutiklius universiteto Biosphere 2 tyrimų įstaigoje, kad apibūdintų cislunarinius objektus. Šiame įrangos komplekte yra keli teleskopai, skirti kosmoso srities suvokimui, įskaitant tą, kurį sukūrė Arizonos universiteto inžinerijos bakalauro studentų grupė.

„Daugelį to galima padaryti naudojant [antžeminius optinius teleskopus], kuriuos jau turime geostacionariems darbams atlikti“, - sakė Reddy. „Tiesiog jie yra silpnesni, todėl turite ilgą laiką eksponuoti vaizdą ir padaryti gilesnę nuotrauką.

Jis pažymėjo, kad jo paties kilmė yra „visų pirma planetos gynyba“. „Esu kilęs iš asteroidų sekimo pasaulio, todėl a daugelis įrankių, kuriuos taikome šiai konkrečiai problemai, priklauso nuo planetinės gynybos priemonių ir technologijų“, – jis paaiškino. „Asteroidų bendruomenė dešimtmečius seka labai mažus objektus, esančius toli nuo Žemės. Mes naudojame daug programinės įrangos ir metodų [šiam projektui].

Noriu būti mėnulio modeliu

Galutinis šio projekto tikslas – ir jis jau toliau, nei jūs manote, – sukurti modelį, kuris tiksliai parodytų kiekvieną aplink Mėnulį skriejantį objektą. Tada bus paryškintos galimos šių objektų ir aktyvių naudingųjų krovinių jungtys (išgalvotas erdvės terminas avarijoms). Reddy sakė, kad įrankis bus naudojamas šiemet „Artemis 1“ paleidimas, NASA supersunkiosios nešančiosios raketos debiutas, kurio tikslas buvo pasiųsti be įgulos erdvėlaivį Orion į retrogradinę Mėnulio orbitą.

Tyrėjai taip pat pateiks savo modelį prieinamą privačioms kosmoso įmonėms. „Jei gamintojas ateina pas mus ir sako: „Ei, mes atliekame šią misiją į Mėnulį, ar galite patikrinti, ar nėra jungtukų?“ Taip, žinoma“, – sakė Reddy. „Tai paslauga, kurią mes suteiksime. Norime išvengti šiukšlių susidarymo. Mums daugiau darbo daug ką stebėti. Ne todėl, kad esame tingūs, bet jei galime to išvengti ir išlaikyti [Mėnulio orbitą] švarią, tai bus geriau mums visiems.

Geras klausimas, kiek vykdymo galios turėtų tokia erdvės eismo valdymo sistema. Tarkime, kad būtų galima ginčytis, kad Kinijos palydovas kelia galimą egzistencinę grėsmę Amerikos paleidimas į kosmosą – arba, kai ši oro erdvė tampa vis labiau apgyvendinta, gali kilti dviejų laivų pavojus susidūrimas. Kas gali būti tas, kuris pretenduoja į galimą nežemišką vištienos žaidimą? Sunkus klausimas. „Nemanau, kad turime jokių vykdymo galimybių“, – sakė Reddy. „Tai daugiau akademinės pratybos [dabar]“.

Kitas ateities iššūkis, kuris dar turi būti išpakuotas, galėtų būti realių kosminių misijų paleidimas papildomų orbitinių išteklių, kurie gali padėti stebėti iš Žemės nematomas sritis, pvz., paslėptus objektus Mėnulis. (Kas žino: tai netgi galėtų pasitarnauti kaip bandomasis paleidimas panašioms iniciatyvoms kitose planetose, pvz., Marse, Reikėtų sukurti visiškai naują infrastruktūrą, nes sunku juos stebėti Žemė. „Manau, kad jau planuojame ką nors daryti dėl kosminio eismo valdymo aplink Marsą“, – sakė jis.

Tačiau kol kas komanda džiaugsis, jei šis koncepcijos įrodymas parodys savo vertę kaip įrankį, padedantį palaikyti mūsų nuolatinius kosmoso interesus ir atgaivinti susižavėjimą mėnuliu.

„Mūsų tikslas yra tai subrandinti ir parodyti, kad kažkas panašaus gali būti išlaikyta ir gali būti naudinga“, - sakė Reddy. „Tada mes perduosime tai žmonėms, kurie turi tikrą atsakomybę už tai, kad tai tęstųsi“.

Redaktorių rekomendacijos

• Automobilio dydžio objektas, išplautas paplūdimyje, gali būti kosminis šlamštas
• Stebėkite, kaip kosminėje stotyje atsiskleidžia naujas NASA saulės masyvas
• NASA atlieka svarbius mėnulio raketos Artemis V bandymus
• Jeffo Bezoso „Blue Origin“ pagaliau gauna trokštamą mėnulio sutartį
• Kosmoso šiukšlių valymo misija užtikrina kelionę į kosmosą