Waarom de maan een ruimteverkeerscontrolesysteem nodig heeft

“Geweldige verlatenheid.”

Dat waren de woorden die Buzz Aldrin gebruikte om de enorme leegte van het maanlandschap te beschrijven voordat het in juli 1969 voor het eerst op het oppervlak stapte. Maar wat als de maan – of beter gezegd, haar baan – toch niet zo verlaten was? Wat als het meer leek op bijvoorbeeld het vastgelopen verkeer tijdens een spitsuur in Los Angeles? Wat als dat inderdaad zo is?

Gegeven het feit dat er in de geschiedenis van de mensheid in totaal twaalf mensen op het maanoppervlak hebben gelopen, lijkt dat misschien een grote hypothetische hypothese. Het is echter ook een verontrustend idee dat onderzoekers van de Universiteit van Arizona dat doen hielpen bij het in kaart brengen van het oppervlak van de maan voor de beroemde Apollo 11-missie van Aldrin, geven momenteel heel wat op gedachte.

Hun plan – waarvoor de universiteit onlangs 7,5 miljoen dollar aan financiering ontving van Air Force Research Laboratory’s Space Vehicles Directorate – roept op tot wat in wezen de eerste maanluchtverkeersleiding ter wereld is systeem. Het is bedoeld om het ruimteverkeer in het momenteel nog niet gevolgde cislunaire gebied tussen onze planeet en de maan in de gaten te houden en zal maanfiles – en misschien zelfs dodelijke botsingen – helpen voorkomen.

En het komt eerder dan je denkt naar een maanmissie bij jou in de buurt.

Als een afgedankt autopark in de ruimte

Het was de NASA-wetenschapper Don Kessler die in 1978 voor het eerst wees op het gevaar dat uitgaat van de extreem hoge dichtheid van objecten die in een lage baan om de aarde circuleren en de manier waarop deze een kettingreactie van mogelijke oorzaken kunnen veroorzaken botsingen. (Kijk de begin van de film uit 2013 Zwaartekracht om te zien hoe verwoestend dit kan zijn.)

Tegenwoordig worden er ongeveer 23.000 stukjes ruimteschroot gevolgd terwijl ze rond de aarde zoeven met snelheden van ongeveer 28.500 kilometer per uur. Hiervan zijn slechts 3.500 actieve ladingen, terwijl de rest – alles van dode satellietkernen tot afgedankte raketonderdelen – inactief, maar nog steeds potentieel gevaarlijk puin is.

‘Laten we ons voorstellen dat je, sinds de uitvinding van de auto, de auto uit de fabriek haalt en er benzine in gooit, er vervolgens mee rijdt totdat de benzine op is, hem laat vallen en een nieuwe auto ophaalt’ Vishnu Reddy, een universitair hoofddocent aan het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, zei tegen Digital Trends. “Dat is wat we in de ruimte hebben gedaan. Elke keer dat een ruimtevaartuig geen brandstof meer heeft – en het kan een perfect werkend ruimtevaartuig zijn – laat je het vallen en lanceer je een nieuwe lading. [In de loop van de tijd] stapelen zich dingen op.”

Het probleem, zei hij, is er een van zichtbaarheid: zowel letterlijk als figuurlijk. ‘De ruimtevaart is een soort hardnekkig probleem,’ legde Reddy uit. “Het is toch niet zoiets als een milieuramp? Weet je, er is een olieramp, je ziet de pelikanen bedekt met olie, wat een diepgewortelde reactie teweegbrengt. Je laat aan iedereen een stip in de lucht zien en de meeste mensen kunnen het niets schelen. Het is zoiets als: wat zou mij dat schelen – totdat de mobiele telefoon niet meer werkt, de GPS niet meer werkt of het voetbal niet meer op de tv wordt gespeeld. Dan reageren mensen.”

Maanbaanvervuilend puin

Terwijl ruimteafval dat in een baan om de aarde draait dat wel heeft gedaan kreeg een beetje aandachtis het probleem van de maanruimteafval grotendeels aan het licht gebracht. Dat komt omdat dit, althans voorlopig, geen probleem is.

Volgens Reddy’s eigen erkenning is het maanbaankanaal momenteel nog relatief helder. Vergeleken met de duizenden gecatalogiseerde objecten die in een baan om de aarde draaien, draaien er slechts enkele tientallen ladingen rond de maan. Van het kleine handjevol satellieten in een baan om de maan zijn de enige opmerkelijke (mogelijk de enige in zijn geheel) omvatten de NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, twee Artemis-ruimtevaartuigen (P1 en P2) en de Chinese Chang'e 5-T1. Dat is minder grote verkeersopstoppingen dan het equivalent van het spotten van een andere auto tijdens een rit van meerdere uren door het landelijke Wyoming.

Maar het feit dat het vandaag Wyoming is, betekent niet dat het morgen niet de snelweg van L.A. is. Of, om overdrijven te voorkomen: in ieder geval een stuk drukker dan nu.

“We hadden de eerste verkenning van de maan in de jaren zestig,” zei Reddy. “Toen was er een rustige periode halverwege, de afgelopen vijftig jaar of zo. Maar nu is er een hernieuwde belangstelling voor maanverkenning. De komende acht jaar verwachten we dat er wel vijftig ladingen naar de maan zullen gaan. We willen het soort situatie vermijden die we op aarde rond de maan hebben, ook in een baan om de maan.”

Dit zou ook ontwrichtend kunnen zijn voor satellieten en potentieel gevaarlijk voor ruimtevluchtmissies – zowel bemand als onbemand.

Het idee om de luchtverkeersleiding proactief te benaderen is uiteraard niet nieuw. Het is precies wat er gebeurde met de traditionele, terrestrische luchtverkeersleiding. De eerste serieuze pogingen om regels te ontwikkelen voor het monitoren en controleren van het luchtverkeer ontstonden in 1922, enkele jaren na de eerste Internationale Luchtconventie van 1919. De eerste persoon die zichzelf officieel professioneel luchtverkeersleider mocht noemen, Archie League uit St. Louis, Missouri, begon in 1929 te werken. Hoewel het vliegverkeer in die tijd een vlucht begon te nemen (woordspeling semi-bedoeld), stond het nog in de kinderschoenen vergeleken met wat het zou worden. Met 173.000 passagiers vliegen in de VS in 1929, vergeleken met 926 miljoen passagiers vervoerd in 2019, was de lucht niet bepaald druk. Niettemin werd geoordeeld dat er een oplossing nodig was – ook al was deze waarschijnlijk gebaseerd op de verwachte groei.

‘Ik kom uit de wereld van het volgen van asteroïden’

Zoals het gezegde luidt: de eerste stap bij het oplossen van een probleem is het erkennen dat er om te beginnen een probleem is. Als het echter aankomt op het oplossen van een probleem van deze complexiteit, is het toegeven van het probleem verre van de grootste hindernis. Gelukkig zei Reddy, althans aanvankelijk, dat veel van de huidige technologieën die worden gebruikt voor het volgen van objecten vanaf de aarde kunnen worden gebruikt voor het volgen van maanbanen.

Reddy en zijn studenten van het Lunar and Planetary Laboratory gebruiken speciale sensoren in de Biosphere 2-onderzoeksfaciliteit van de universiteit om cislunaire objecten te karakteriseren. Deze uitrustingssuite omvat meerdere telescopen die zich richten op het bewustzijn van het ruimtedomein, waaronder een die is gebouwd door een groep ingenieursstudenten van de Universiteit van Arizona.

“Veel ervan kan worden gedaan met [de optische telescopen op de grond] die we al hebben voor geostationaire zaken,” zei Reddy. “Het is alleen dat ze zwakker zijn, dus je moet het beeld langere tijd belichten en een foto maken die dieper is.”

Zijn eigen achtergrond, zo merkte hij op, is ‘vooral het doen van planetaire verdediging’. “Ik kom uit de wereld van het volgen van asteroïden, dus a Veel van de instrumenten die we voor dit specifieke probleem toepassen, zijn afhankelijk van planetaire verdedigingsinstrumenten en -technologieën”, zegt hij uitgelegd. “De asteroïdengemeenschap volgt al tientallen jaren hele kleine objecten, ver weg van de aarde. We maken veel gebruik van de software en technieken [voor dit project].”

Ik wil een maanmodel worden

Het uiteindelijke doel van dit project – en het is al verder dan je zou denken – is het bouwen van een model dat nauwkeurig elk object in een baan om de maan weergeeft. Vervolgens worden mogelijke conjuncties (de mooie ruimteterm voor crashes) tussen deze objecten en actieve ladingen belicht. Reddy zei dat de tool dit jaar zal worden gebruikt Lancering van Artemis 1, het debuut van NASA's superzware draagraket, met als doel een onbemand Orion-ruimtevaartuig in een retrograde baan om de maan te sturen.

De onderzoekers zullen hun model ook beschikbaar stellen aan particuliere ruimtevaartbedrijven. “Als een fabrikant naar ons toekomt en zegt: ‘Hé, we doen deze missie naar de maan, kun je dan alsjeblieft kijken of er conjuncties zijn?’ Jazeker,’ zei Reddy. “Dat is een dienst die wij zullen bieden. Wij willen het ontstaan ​​van puin voorkomen. Het is meer werk voor ons om veel dingen bij te houden. Niet dat we lui zijn, maar als we het kunnen vermijden en de baan van de maan schoon kunnen houden, is dat beter voor ons allemaal.’

Een goede vraag is hoeveel handhavingskracht een dergelijk ruimteverkeerscontrolesysteem zou hebben. Laten we ter wille van de argumentatie zeggen dat een Chinese satelliet een mogelijke existentiële bedreiging vormt voor een Amerikaanse ruimtelancering – of, wanneer dit luchtruim dichter bevolkt raakt, riskeren twee vaartuigen een mogelijke lancering botsing. Wie mag degene zijn die recht op doorgang claimt in een mogelijk buitenaards kipspel? Moeilijke vraag. ‘Ik denk niet dat we enige handhavingscapaciteit hebben’, zei Reddy. “Dit is [op dit moment] meer een academische oefening.”

Een andere toekomstige uitdaging, die nog moet worden opgelost, zou het lanceren van daadwerkelijke ruimtemissies kunnen zijn extra orbitale middelen die kunnen helpen bij het monitoren van gebieden die niet zichtbaar zijn vanaf de aarde, zoals objecten die erachter verborgen zijn de maan. (Wie weet: dit zou zelfs kunnen dienen als proefproject voor soortgelijke initiatieven op andere planeten zoals Mars zou het aanleggen van geheel nieuwe infrastructuur vereisen vanwege de moeilijkheid om deze te monitoren Aarde. “Ik denk dat we al van plan zijn iets te doen aan het beheer van het ruimteverkeer rond Mars,” zei hij.)

Maar voorlopig zal het team blij zijn als dit proof-of-concept zijn waarde aantoont als hulpmiddel om onze voortdurende ruimtevaartbelangen te ondersteunen – en de fascinatie voor de maan nieuw leven in te blazen.

“Ons doel is om dit te laten rijpen en aan te tonen dat zoiets kan worden gehandhaafd en nuttig kan zijn,” zei Reddy. “Dan zullen we het doorgeven aan de mensen die de echte verantwoordelijkheid hebben om dit gaande te houden.”

Aanbevelingen van de redactie

• Op het strand aangespoeld object ter grootte van een auto kan ruimteafval zijn
• Kijk hoe NASA's nieuwe zonnepanelen zich ontvouwen op het ruimtestation
• NASA voert kritische tests uit voor de Artemis V-maanraket
• Jeff Bezos’ Blue Origin krijgt eindelijk een felbegeerd maancontract
• Opruimmissie voor ruimteafval zorgt voor een rit naar de ruimte