Kāpēc Mēnesim ir nepieciešama kosmosa satiksmes vadības sistēma

"Lieliska pamestība."

Šos vārdus Buzs Oldrins izmantoja, lai aprakstītu Mēness ainavas milzīgo tukšumu pirms pirmās uzkāpšanas uz tās virsmas 1969. gada jūlijā. Bet ko tad, ja Mēness – vai, pareizāk sakot, tā orbīta – tomēr nebūtu tik pamests? Ko darīt, ja tas būtu vairāk līdzīgs, teiksim, sastrēgumu stundu satiksmei no Losandželosas? Ja nu tiešām?

Ņemot vērā, ka kopumā cilvēces vēsturē pa Mēness virsmu ir staigājuši 12 cilvēki, tas var šķist ļoti liela hipotētiska. Tomēr tas ir arī satraucošs priekšstats, ka pētnieki no Arizonas Universitātes, universitātes, kas palīdzēja kartēt Mēness virsmu Aldrina slavenajai Apollo 11 misijai, pašlaik sniedz daudz domāja.

Viņu plāns, par kuru universitāte nesen saņēma 7,5 miljonus ASV dolāru finansējumu no Gaisa spēku izpētes Laboratorijas Kosmosa transportlīdzekļu direktorāts — aicina izveidot pasaulē pirmo Mēness gaisa satiksmes kontroli sistēma. Tas ir paredzēts, lai sekotu līdzi kosmosa satiksmei pašlaik neizsekotajā cislunāra reģionā starp mūsu planētu un Mēnesi, un tas palīdzēs izvairīties no Mēness satiksmes sastrēgumiem un, iespējams, pat nāvējošām sadursmēm.

Un tas notiks ātrāk, nekā jūs domājat, uz Mēness misiju jūsu tuvumā.

Kā izmesta auto partija kosmosā

NASA zinātnieks Dons Keslers 1978. gadā pirmo reizi norādīja uz briesmām, ko rada ārkārtīgi lielais blīvums. objekti, kas cirkulē zemās Zemes orbītā, un veids, kā tie var izraisīt iespējamu kaskādes ķēdes reakciju sadursmes. (Skatieties 2013. gada filmas sākums Gravitācija lai redzētu, cik tas varētu būt postoši.)

Mūsdienās tiek izsekoti aptuveni 23 000 kosmosa atkritumu, kas svilpo ap Zemi ar ātrumu aptuveni 17 500 jūdzes stundā. No tiem tikai 3500 ir aktīvās kravas, bet pārējās — no mirušiem satelīta mezgliem līdz izmestām raķešu daļām — ir neaktīvas, bet joprojām potenciāli bīstamas atlūzas.

"Iedomāsimies, ka kopš automašīnas izgudrošanas jūs paņemat automašīnu no rūpnīcas un ielejat tajā benzīnu, pēc tam [braucat ar to, līdz beidzas benzīns], nometat to un paņemat jaunu automašīnu." Višnu Redijs, Arizonas Universitātes Mēness un planētu laboratorijas asociētais profesors sacīja izdevumam Digital Trends. "Tas ir tas, ko mēs esam darījuši kosmosā. Katru reizi, kad kosmosa kuģim beidzas degviela – un tas varētu būt nevainojami strādājošs kosmosa kuģis – jūs to nometat un palaižat jaunu kravnesību. [Laika gaitā] lietas uzkrājas.

Viņš teica, ka problēma ir redzamība: gan tiešā, gan pārnestā nozīmē. "Kosmoss ir sava veida neatrisināma problēma," paskaidroja Redijs. "Tā nav kā vides katastrofa, vai ne? Jūs zināt, ir notikusi naftas noplūde, jūs redzat pelikānus, kas pārklāti ar eļļu, kas izraisa viscerālu reakciju. Jūs ikvienam parādāt punktu debesīs, un lielākajai daļai cilvēku tas ir vienalga. Tas ir tāpat kā, kāpēc man tas būtu jārūpējas – līdz mobilais tālrunis pārstāj darboties, GPS vai futbols pārstāj spēlēt televizorā. Tieši tad cilvēki reaģē."

Mēness orbītu piesārņojoši atkritumi

Kamēr ap Zemi riņķo kosmosa junk ir saņēma nelielu uzmanību, Mēness kosmosa atkritumu problēma lielā mērā ir atklāta. Tas ir tāpēc, ka vismaz pagaidām tā nav problēma.

Pēc paša Redija atziņas, Mēness orbītas kanāls pašlaik joprojām ir samērā skaidrs. Salīdzinot ar tūkstošiem kataloģizētu objektu, kas riņķo ap Zemi, ap Mēnesi riņķo tikai daži desmiti kravas. No nelielajām satelītu saujām, kas atrodas Mēness orbītā, vienīgie ievērojamie (iespējams, vienīgie pilnībā) ietver NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, divus Artemis kosmosa kuģus (P1 un P2) un Ķīnas Chang'e 5-T1. Tas ir mazāk liels sastrēgums, nekā tas ir līdzvērtīgs citas automašīnas pamanīšanai vairāku stundu brauciena laikā caur Vaiomingas lauku apvidu.

Bet tas, ka šodien ir Vaiominga, nenozīmē, ka rīt tā nav LA automaģistrāle. Vai arī, lai izvairītos no pārspīlējumiem, vismaz nedaudz noslogotāks nekā pašlaik.

"Sākotnējā Mēness izpēte mums bija 60. gados," sacīja Redijs. “Tad vidū bija kluss periods, apmēram pēdējos 50 gadus. Bet tagad ir atjaunota interese par Mēness izpēti. Nākamo astoņu gadu laikā mēs sagaidām līdz 50 kravām, kas dosies uz Mēnesi. Mēs vēlamies izvairīties no tāda veida situācijas, kāda mums ir uz Zemes [kas notiek] ap Mēnesi, arī Mēness orbītā.

Tas var arī izrādīties traucējošs satelītiem un potenciāli bīstams kosmosa lidojumu misijām – gan ar apkalpi, gan bez apkalpes.

Ideja par proaktīvu pieeju gaisa satiksmes kontrolei, protams, nav jauna. Tieši tā notika ar tradicionālo zemes gaisa satiksmes kontroli. Pirmie nopietni mēģinājumi izstrādāt noteikumus gaisa satiksmes uzraudzībai un kontrolei radās 1922. gadā, vairākus gadus pēc 1919. gada Starptautiskās gaisa satiksmes konvencijas atklāšanas. Pirmā persona, kas sevi oficiāli varēja dēvēt par profesionālu gaisa satiksmes dispečeru, Ārčija līga no Sentluisas, Misūri štatā, sāka strādāt 1929. gadā. Lai gan avioceļojumi tajā laikā sāka pacelties (daļēji domāti), tie bija sākuma stadijā, salīdzinot ar to, kas tas kļūs. Ar 173 000 pasažieru lidošana ASV 1929. gadā, salīdzinot ar 926 miljoni pasažieru transportēts 2019. gadā, debesis nebija gluži pārpildītas. Tomēr tika uzskatīts, ka risinājums ir vajadzīgs, pat ja tas varētu būt balstīts uz prognozēto izaugsmi.

"Es nāku no asteroīdu izsekošanas pasaules"

Kā saka, pirmais solis jebkuras problēmas risināšanā ir atpazīt, ka problēma ir jāsāk. Tomēr, kad runa ir par šādas sarežģītības problēmas risināšanu, problēmas atzīšana nebūt nav lielākais šķērslis. Par laimi, vismaz sākotnēji Redijs teica, ka daudzas pašreizējās tehnoloģijas, ko izmanto objektu izsekošanai no Zemes, var izmantot Mēness orbītu izsekošanai.

Redijs un viņa studenti Mēness un planētu laboratorijā izmanto īpašus sensorus universitātes Biosphere 2 pētniecības iestādē, lai raksturotu cislunāros objektus. Šajā aprīkojuma komplektā ir iekļauti vairāki teleskopi, kas paredzēti kosmosa jomas izpratnei, tostarp teleskopi, ko uzbūvēja Arizonas Universitātes inženierzinātņu studentu grupa.

"Daudz no tā var izdarīt ar [uz zemes esošajiem optiskajiem teleskopiem], kas mums jau ir ģeostacionāro darbu veikšanai," sacīja Redijs. "Tas ir tikai tas, ka tie ir blāvāki, tāpēc jums ir ilgi jāeksponē attēls un jāuzņem dziļāks attēls."

Viņš norādīja, ka viņa paša pieredze "galvenokārt nodarbojas ar planētu aizsardzību". "Es nāku no asteroīdu izsekošanas pasaules, tāpēc a daudzi rīki, kurus mēs izmantojam šai konkrētajai problēmai, ir atkarīgi no planētas aizsardzības instrumentiem un tehnoloģijām, ”viņš paskaidroja. "Asteroīdu kopiena gadu desmitiem ilgi ir izsekojusi patiešām mazus objektus, kas atrodas tālu no Zemes. Mēs [šim projektam] izmantojam lielu daļu programmatūras un tehnikas.

Es gribu būt Mēness modelis

Šī projekta galvenais mērķis – un tas jau ir tālāk, nekā jūs varētu domāt – ir izveidot modeli, kas precīzi parāda katru objektu, kas riņķo ap Mēnesi. Pēc tam tas izcels iespējamos savienojumus (iedomātā kosmosa termins avārijām) starp šiem objektiem un aktīvajām kravām. Redijs sacīja, ka rīks tiks izmantots šogad Artemis 1 palaišana, NASA supersmagās pacelšanas nesējraķetes debija, kuras mērķis ir nosūtīt bezapkalpes kosmosa kuģi Orion Mēness retrogrādā orbītā.

Pētnieki arī padarīs savu modeli pieejamu privātiem kosmosa uzņēmumiem. "Ja pie mums pienāk ražotājs un saka: "Ei, mēs veicam šo misiju uz Mēnesi, vai varat, lūdzu, pārbaudīt, vai nav saikļu?" Jā, protams," sacīja Redijs. "Tas ir pakalpojums, ko mēs nodrošināsim. Mēs vēlamies izvairīties no gružu veidošanās. Mums ir vairāk darba, lai izsekotu daudzām lietām. Ne tāpēc, ka mēs būtu slinki, bet, ja mēs varam no tā izvairīties un uzturēt [Mēness orbītu] tīru, tas ir labāk mums visiem.

Labs jautājums ir, cik liela izpildes jauda būtu šādai kosmosa satiksmes kontroles sistēmai. Pieņemsim argumentu labad, ka Ķīnas satelīts rada iespējamus eksistenciālus draudus Amerikāņu palaišana kosmosā — vai, kad šī gaisa telpa kļūst arvien apdzīvotāka, pastāv risks, ka divi kuģi sadursme. Kurš būs tas, kurš pieprasa tiesības uz iespējamu ārpuszemes vistas spēli? Grūts jautājums. "Es nedomāju, ka mums ir nekādas izpildes spējas," sacīja Redijs. "Tas ir vairāk akadēmisks uzdevums [šobrīd]."

Vēl viens nākotnes izaicinājums, kas vēl nav izpakots, varētu ietvert reālu kosmosa misiju uzsākšanu, lai tās izvietotu papildu orbitālie līdzekļi, kas var palīdzēt uzraudzīt apgabalus, kas nav redzami no Zemes, piemēram, aiz muguras paslēptus objektus Mēness. (Kas zina: tas pat varētu kalpot kā izmēģinājuma pasākums līdzīgām iniciatīvām uz citām planētām, piemēram, Marsa būtu nepieciešams izveidot pilnīgi jaunu infrastruktūru, jo to ir grūti uzraudzīt Zeme. "Es domāju, ka mēs jau plānojam kaut ko darīt saistībā ar kosmosa satiksmes pārvaldību ap Marsu," viņš teica.)

Tomēr pagaidām komanda priecāsies, ja šis koncepcijas pierādījums parādīs savu vērtību kā rīks, lai atbalstītu mūsu pastāvīgās kosmosa intereses un atjaunotu aizraušanos ar Mēnesi.

"Mūsu mērķis ir to nobriest un parādīt, ka kaut ko tādu var saglabāt un tas var būt noderīgs," sacīja Redijs. "Tad mēs to nodosim cilvēkiem, kuriem ir patiesa atbildība par tā turpināšanu."

Redaktoru ieteikumi

• Automašīnas izmēra objekts, kas izskalots pludmalē, varētu būt kosmosa atkritumu
• Skatieties, kā kosmosa stacijā atklājas NASA jaunais saules bloks
• NASA veic mēness raķetes Artemis V kritiskos testus
• Džefa Bezosa Blue Origin beidzot iegūst kāroto mēness līgumu
• Kosmosa atkritumu tīrīšanas misija nodrošina braucienu uz kosmosu