Oppstart av romsporing bruker radar til å overvåke tusenvis av satellitter

I slutten av januar, to satellitter som ufarlig hadde gått i bane rundt jorden i flere tiår nesten kolliderte med hverandre. Hadde de gjort det, med hastigheter på 14 kilometer i sekundet, ville begge blitt utslettet umiddelbart.

Dette er hva folk som jobber i romfartsindustrien kaller en "katastrofal kollisjon." Katastrofen, som det viser seg, er ikke utløpet av de to satellittene i seg selv. Den katastrofale delen refererer til hva som vil skje videre. De to tidligere satellittene ville ha blitt himmelske hagleskudd, skyer av bittesmå rusk. I utgangspunktet ville disse ha fulgt sine opprinnelige baner. I løpet av de neste månedene ville imidlertid begge ha spredt seg og skapt et tynt skall av rusk rundt jorden. Alle som passerer gjennom dette skallet når som helst i løpet av de neste århundrene, enten det er en annen satellitt eller et bemannet romskip på vei til månen eller Mars, ville ha stått overfor en økt risiko for kollisjon med en av de bittesmå, potensielt dødelige, høyhastighets fragmenter.

Heldigvis skjedde ikke dette. De to satellittene suste forbi hverandre med en klaring på bare 40 fot mellom dem, tilsvarende mindre enn en halv regulert basketballbane. Ved denne anledningen var vi heldige.

Men nesten-ulykken fremhever noe viktig. Ingen av oss har mye av en bevissthet om hendelser som finner sted rundt 560 miles over hodene våre. Til tross for (rettmessig) fornyet bekymring for påvirkningen menneskeheten har på vårt jordbundne miljø, gjør vi det ikke nødvendigvis reservere den samme frykten for hva vi gjør mot miljøet vårt, selv så nært hjemmet som Low Earth Bane. Det er i noen forstand et Vill Vesten med uregulert aktivitet. Og ikke nok folk er oppmerksomme.

Heldigvis, en Silicon Valley romkartlegging oppstart kalt LeoLabs er. Det var de som slo alarm om den nylige satellittbarberingen. Og de håper å revolusjonere måten vi sporer satellitter og andre objekter i verdensrommet. Det kan ikke skje fort nok!

Romtrafikkkontroll

Hver dag våkner rundt 15 000 mennesker i USA og går på jobb som føderale flygeledere, sterkt fokusert på en del av luftrommet for å sikre at alle fly i amerikansk luftrom forblir riktig atskilt fra hverandre i himmel. På en større flyplass kan det være mer enn 50 kontrollører på vakt til enhver tid. Ved en flykontrollsentral er dette tallet i hundrevis.

Hvor mange mennesker, til sammenligning, holder øye med romtrafikken? Sannsynligvis færre enn du forventer. "Før oss var det ingen som så etter forlatte satellittkollisjoner," Dan Ceperley, fortalte administrerende direktør i LeoLabs til Digital Trends.

På overflaten høres romtrafikkstyring ut som den typen no-show-jobb Tony Soprano kan organisere for en nevø, som krever lite mer enn å samle inn en vanlig lønnsslipp for minimalt med arbeid. Jeg mener, hvem har hørt om trafikk i verdensrommet? Som det viser seg, er romtrafikk et større problem enn de fleste av oss kanskje er klar over. Ceperley liker å vise folk et bilde når han snakker om hva det er han driver med. Ved første øyekast ser det ut som et bilde av et virus under et mikroskop, en mørk kule som svermes over av små grønne prikker. Faktisk er det en visualisering som viser de siste 24 timene med Low Earth Orbit, komplett med alle objektene som for tiden sirkler rundt planeten vår. "Det er imponerende på en skummel måte," sa han.

Akkurat dette øyeblikket er det omtrent 14 000 objekter større enn 10 centimeter i lav jordbane. Rundt 1400 av disse er fungerende satellitter. De andre er en blanding av forlatte satellitter, gamle rakettkropper og diverse deler av romrester som ingen har vært i stand til eller villige til å fjerne. Ti centimeter, omtrent fire tommer, høres kanskje ikke spesielt stort ut. Men med den hastigheten de reiser, flere ganger så høy som en kule avfyrt fra en rifle, er det lett nok å forårsake en katastrofal kollisjon for alt den kolliderer med.

Holder tritt med etterspørselen

LeoLabs tilbyr en 24/7 overvåkingstjeneste for hva som skjer i himmelen. Det er to kjerneteknologier på jobb. Den første er et voksende nettverk (for øyeblikket tre, med ytterligere tre planlagt for de neste to årene) av bakkebaserte radarer. Basert i Alaska, Texas og New Zealand, gjennomsøker disse romovervåkingsradarene himmelen, og skiller ut alle gjenstander som passerer over hodet i lav jordbane. LeoLabs' phased array-radarer er i stand til raskt å bytte fra å se på en satellitt til en annen, så ofte som hvert millisekund dersom de skulle ønske det. I en stadig mer overfylt himmel er det en nødvendighet.

Før LeoLabs kom, var de eneste som bygde sammenlignbare radarer gigantiske forsvarsbyråer eller romorganisasjoner. Ceperley påpeker imidlertid at etter hvert som flere og flere satellitter skytes opp i bane, falt tilgangen på disse radarene rett og slett bak etterspørselen.

"Med mengden ny trafikk som kommer på nettet, holder det å bygge en ny radar i løpet av et tiår rett og slett ikke følge med alt som skjer i verdensrommet," sa han. "Vi bruker en annen modell, og kjører videre så fort vi kan."

Den andre kjerneteknologien som driver LeoLabs er programvaren. "Vi har en plattform som analyserer disse dataene og sender ut informasjon i form av varsler," forklarte han. "Hvis du trenger å vite om satellitten din, kan vi fortelle deg nøyaktig hvor den er, hvor den kommer til å være i neste uke, og om den kommer til å møte noen risikable situasjoner i løpet av den tiden."

Kartlegging av himmelen

Ceperley møtte sine to LeoLabs-medgründere i deres forrige jobb i SRI International, det legendariske forskningslaboratoriet i San Francisco som bidro til å skape den første datamusen og Siri-stemmeassistenten. Ceperley jobbet der i åtte år, og utførte statlig finansiert forskning på hvordan det kunne gjøre en bedre jobb med å spore satellitter. Som en del av jobben sin hørte han jevnlig fra private selskaper som ba om hjelp til å spore satellittene deres.

Det var imidlertid ikke før han møtte andre SRI-ingeniører Mike Nicolls og John Buonocore at ideen til det som ble LeoLabs begynte å utvikle seg.

"Det viser seg at [de] jobbet nede i gangen," husket Ceperley. "De studerte nordlys, nordlyset. De hadde brukt rundt 20 år på å designe og bygge radarer for å gjøre det. En dag ringte de meg ned i gangen og sa: 'Vi hører at du trenger satellittdata. La oss vise deg hva vi samler på.»

Paret ga Ceperley et bilde, som så ut som et vindu, strøket med regndråper. Han spurte hva det var. Nicolls og Buonocore fortalte ham at hver av skråstrekene på bildet var en satellitt eller et stykke romavfall som krysset feltet de ønsket å observere. Satellittene ødela observasjonene deres til det punktet at de hadde brukt de siste to årene på å bygge programvare for å gjenkjenne og digitalt slette dem fra dataene deres. Ceperley ble overrasket.

"Søppelet ditt kan være noen andres skatt," sa han til dem.

Satellitt-sporing-som-en-tjeneste

LeoLabs ble offisielt dannet i 2015. Det ble en umiddelbar suksess i bransjen, etter å ha trukket inn 17 millioner dollar i investeringer til dags dato. Selskapet tilbyr sine tjenester som en abonnementsmodell. Folk kan betale for å få tilgang til funnene - og bli advart når det er fare for en mulig kollisjon. (Nei, det er ikke mulig å få en satellitt til å svinge til venstre eller høyre for å unngå kollisjoner. Men du kan variere hastigheten slik to biler kan koordinere for å gå gjennom et veikryss.)

Så langt har LeoLabs plukket opp kunder innen forsvar, forsikring og regulatoriske felt. Men det største nye publikummet er private satellitteiere. De siste årene er dette demografien som har eksplodert på scenen, med en tilstrømning av alt fra småskala startups som lanserer individuelle CubeSats til giganter som SpaceX som skyter veritable himmel-blotting hærer av satellitter inn i bane.

Sammen med forretningsmodellen «satellittsporing som en tjeneste», er en av måtene LeoLabs nyter på ved å finne måter å spore stadig mindre objekter i verdensrommet. Den siste nye radaren, den New Zealand-baserte Kiwi Space Radar, kom på nettet i slutten av 2019. For første gang lar den LeoLabs spore kretsende objekter så små som to centimeter i størrelse. Når du utvider parametrene ved å overvåke objekter ned til denne størrelsen, øker det totale antallet objekter i bane fra 14 000 til massive 250 000. Selv ved to centimeter er disse tidligere usporede objektene i stand til å knuse enhver satellitt de kolliderer med.

"Når vi sporer [den slags] små ting, kan vi se 20 nestenulykker per uke," sa Ceperley.

Det er fortsatt arbeid å gjøre. Å rulle ut radarnettverket vil øke LeoLabs' prognoseevner. Men selskapet håper også å øke bevisstheten rundt spørsmålet om romtrafikk. Som at astronomene begynner å slå alarm om det enorme antallet satellitter som skytes ut i verdensrommet, LeoLabs ønsker å utdanne publikum – og lovgivere – om et felt som fortsatt er i sin spede begynnelse når det gjelder regler og forskrifter.

"For øyeblikket er det virkelig ikke en god definisjon av hva sikkerhet i rommet betyr," sa Ceperley. "Jeg tror en stor grunn til det er at det ikke har vært så mye data om hva som er risikosituasjonen i verdensrommet. Det er i bunn og grunn det vi har satt oss for å løse. Med vår bakgrunn innen radarer og programvare visste vi at vi kunne lage et stort datasett og datafeed som viser situasjonen i verdensrommet. Det kan deretter brukes til å definere hva som er trygt – og fremheve det som ikke er det.»

Redaktørenes anbefalinger

• Ny romrekord satt for mannskap i jordbane
• Stor NASA-satellitt faller tilbake til jorden etter flere tiår i bane
• Mars Express orbiter har videresendt data fra syv forskjellige Mars-oppdrag
• Hvordan se rakettstart Firefly Aerospace sitt andre forsøk på å nå bane
• Se denne amerikanske spionsatellitten bli skutt opp i bane av SpaceX-rival