Hvorfor månen trenger et romtrafikkkontrollsystem

"Fantastisk øde."

Det var ordene Buzz Aldrin brukte for å beskrive den enorme tomheten i månelandskapet før han tråkket opp på overflaten for første gang i juli 1969. Men hva om månen – eller rettere sagt dens bane – ikke var så øde likevel? Hva om det var mer beslektet med for eksempel den fastlåste trafikken på en rushtid i Los Angeles? Hva hvis faktisk?

Gitt at totalt 12 mennesker har gått på månens overflate i menneskehetens historie, kan det virke som en veldig stor hypotetisk. Imidlertid er det også en urovekkende oppfatning at forskere fra University of Arizona, et universitet som hjalp til med å kartlegge månens overflate for Aldrins berømte Apollo 11-oppdrag, gir for tiden en hel masse tanken.

Planen deres - som universitetet nylig mottok 7,5 millioner dollar i finansiering fra Air Force Research Laboratoriets romfartøydirektorat – krever det som i hovedsak er verdens første måneflykontroll system. Den er ment å holde oversikt over romtrafikken i det for øyeblikket usporede cislunarområdet mellom planeten vår og månen, og vil bidra til å unngå månetrafikk – og kanskje til og med dødelige kollisjoner.

Og det kommer raskere enn du tror til et måneoppdrag nær deg.

Som en kassert bilplass i verdensrommet

Det var NASA-forskeren Don Kessler som i 1978 for første gang påpekte faren ved den ekstremt høye tettheten av objekter som sirkulerer i lav bane rundt jorden og måten disse kan utløse en kaskadende kjedereaksjon av ev. kollisjoner. (Se på starten på 2013-filmen Tyngdekraften for å se hvor ødeleggende dette kan være.)

I dag er det rundt 23 000 romsøppel som spores mens de suser rundt jorden med hastigheter på rundt 17 500 miles per time. Av disse er bare 3500 aktive nyttelaster, mens resten – alt fra døde satellittknupper til kasserte rakettdeler – er inaktive, men fortsatt potensielt farlige, rusk.

"La oss forestille oss at siden oppfinnelsen av bilen, tar du bilen fra fabrikken og legger bensin i den, for så å [kjøre den til den går tom for bensin], slippe den og hente en ny bil." Vishnu Reddy, en førsteamanuensis ved University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory, sa til Digital Trends. "Det er det vi har gjort i verdensrommet. Hver gang et romfartøy går tom for drivstoff – og det kan være et perfekt fungerende romfartøy – slipper du det og skyter opp en ny nyttelast. [Over tid] akkumuleres ting."

Problemet, sa han, er et av synlighet: Både bokstavelig og billedlig. "Rom er et slags uløselig problem," forklarte Reddy. "Det er ikke som en miljøkatastrofe, ikke sant? Du vet, det er et oljeutslipp, du ser pelikanene dekket av olje, som utløser en visceral reaksjon. Du viser en prikk på himmelen til noen, og de fleste bryr seg ikke. Det er som, hvorfor skulle jeg bry meg – til mobiltelefonen slutter å fungere eller GPS-en slutter å fungere eller fotballen slutter å spille på TV-en. Det er da folk reagerer.»

Månebane-forurensende rusk

Mens jordens kretsende romsøppel har fikk litt oppmerksomhet, er månens romsøppelproblem i stor grad avdekket. Det er fordi dette i det minste foreløpig ikke er et problem.

Etter Reddys egen innrømmelse er månebanekanalen fortsatt relativt klar. Sammenlignet med de tusenvis av katalogiserte objekter som kretser rundt Jorden, er det bare noen få dusin nyttelaster i bane rundt månen. Av den lille håndfullen satellitter i månebane, de eneste bemerkelsesverdige (muligens de eneste helt) inkluderer NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, to Artemis-romfartøyer (P1 og P2), og Kinas Chang'e 5-T1. Det er mindre overbelastning enn det tilsvarer å se en annen bil under en kjøretur på flere timer gjennom det landlige Wyoming.

Men bare fordi det er Wyoming i dag, betyr det ikke at det ikke er L.A.-motorveien i morgen. Eller, for å unngå overdrivelse, i det minste litt travlere enn det er nå.

"Vi hadde den første utforskningen av månen på 1960-tallet," sa Reddy. «Så var det en rolig periode i midten, de siste 50 årene eller så. Men nå er det en fornyet interesse for måneutforskning. I løpet av de neste åtte årene forventer vi at opptil 50 nyttelast skal gå til månen. Vi ønsker å unngå den typen situasjon som vi har på jorden [som finner sted] rundt månen, også i månebane.»

Dette kan også vise seg å være forstyrrende for satellitter og potensielt farlig for romfartsoppdrag – både bemannede og ubemannede.

Ideen om å ta en proaktiv tilnærming til flykontroll er selvfølgelig ikke ny. Det er akkurat det som skjedde med tradisjonell, terrestrisk lufttrafikkkontroll. De første seriøse forsøkene på å utvikle regler for overvåking og kontroll av flytrafikken kom i stand i 1922, flere år etter den første internasjonale luftkonvensjonen i 1919. Den første personen som offisielt kunne omtale seg selv som en profesjonell flygeleder, Archie League fra St. Louis, Missouri, begynte å jobbe i 1929. Selv om flyreiser begynte å ta av (ordspill semi-intended) på den tiden, var det i sin spede begynnelse sammenlignet med hva det skulle bli. Med 173.000 passasjerer flyr i USA i 1929, sammenlignet med 926 millioner passasjerer transportert i 2019, var himmelen ikke akkurat overfylt. Likevel ble det ansett at det var behov for en løsning – selv om den sannsynligvis var basert på anslått vekst.

"Jeg kommer fra verden som sporer asteroider"

Som det sies, er det første trinnet i å løse ethvert problem å erkjenne at det er et problem til å begynne med. Når det gjelder å løse et problem av denne kompleksiteten, er det imidlertid langt fra det største hinderet å innrømme problemet. Heldigvis, i det minste innledningsvis, sa Reddy at mange av de nåværende teknologiene som brukes til å spore objekter fra Jorden, kan brukes til å spore månebaner.

Reddy og studentene hans i Lunar and Planetary Laboratory bruker dedikerte sensorer ved universitetets Biosphere 2-forskningsanlegg for å karakterisere cislunære objekter. Denne utstyrspakken inkluderer flere teleskoper som er dedikert til romdomenebevissthet, inkludert en som ble bygget av en gruppe ingeniørstudenter fra University of Arizona.

"Mye av det kan gjøres med [bakkebaserte optiske teleskoper] vi allerede har for å gjøre geostasjonære ting," sa Reddy. "Det er bare det at de er svakere, så du må eksponere bildet i lang tid og ta et bilde som er dypere."

Hans egen bakgrunn, bemerket han, er "først og fremst driver med planetarisk forsvar." "Jeg kommer fra verden som sporer asteroider, så en Mange av verktøyene vi bruker på dette spesielle problemet er avhengige av planetariske forsvarsverktøy og teknologier,» han forklart. "Asteroidesamfunnet har sporet virkelig små objekter, langt ut fra jorden, i flere tiår. Vi utnytter mye av programvaren og teknikkene [for dette prosjektet]."

Jeg vil bli en månemodell

Det endelige målet med dette prosjektet – og det er allerede lenger enn du kanskje tror – er å bygge en modell som nøyaktig viser hvert objekt som går i bane rundt månen. Den vil da fremheve mulige konjunksjoner (den fancy rombetegnelsen for krasj) mellom disse objektene og aktive nyttelaster. Reddy sa at verktøyet vil bli brukt til årets Artemis 1 lansering, debuten til NASAs supertunge løfteraket, med målet om å sende et ubemannet Orion-romfartøy på en retrograd bane om månen.

Forskerne vil også gjøre modellen sin tilgjengelig for private romselskaper. "Hvis en produsent kommer til oss og sier: 'Hei, vi gjør dette oppdraget til månen, kan du sjekke for konjunksjoner?' Ja, visst," sa Reddy. "Det er en tjeneste vi vil tilby. Vi ønsker å unngå dannelsen av rusk. Det er mer arbeid for oss å spore mange ting. Ikke at vi er late, men hvis vi kan unngå det og holde [månebanen] ren, er det bedre for oss alle.»

Et godt spørsmål er hvor mye håndhevingskraft et romtrafikkkontrollsystem som dette ville ha. La oss si, for argumentets skyld, at en kinesisk satellitt utgjør en mulig eksistensiell trussel mot en Amerikansk romoppskyting – eller, når dette luftrommet blir mer befolket, risikerer to fartøyer en mulig kollisjon. Hvem får være den som krever passasjerett i et mulig utenomjordisk kyllingspill? Vanskelig spørsmål. "Jeg tror ikke vi har noen håndhevingsevne," sa Reddy. "Dette er mer en akademisk øvelse [akkurat nå]."

En annen fremtidig utfordring, som ennå ikke er pakket ut, kan innebære å lansere faktiske romoppdrag for å distribuere ekstra orbitale eiendeler som kan hjelpe til med å overvåke områder som ikke er synlige fra jorden, for eksempel gjenstander skjult bak månen. (Hvem vet: Dette kan til og med tjene som en prøvekjøring for lignende initiativer på andre planeter som Mars, som vil kreve legging av helt ny infrastruktur på grunn av vanskelighetene med å overvåke dem fra Jord. "Jeg tror vi allerede planlegger å gjøre noe med romtrafikkstyring rundt Mars," sa han.)

For nå vil teamet imidlertid være glade hvis dette konseptet viser sin verdi som et verktøy for å støtte våre fortsatte rominteresser – og gjenopplivet fascinasjonen for månen.

"Vårt mål er å modne dette og demonstrere at noe slikt kan opprettholdes og kan være nyttig," sa Reddy. "Så gir vi det videre til menneskene som har det virkelige ansvaret for å holde dette gående."

Redaktørenes anbefalinger

• En gjenstand på størrelse med bil som skylles opp på stranden kan være romsøppel
• Se NASAs nye solcellepanel utfolde seg på romstasjonen
• NASA utfører kritiske tester for Artemis V-måneraketten
• Jeff Bezos’ Blue Origin får endelig ettertraktet månekontrakt
• Opprydding av romsøppel sikrer en tur til verdensrommet