Стартап по отслеживанию космического пространства использует радар для мониторинга тысяч спутников

В конце января два спутника, которые десятилетиями безвредно вращались вокруг Земли почти столкнулись друг с другом. Если бы они сделали это на скорости 14 километров в секунду, оба были бы мгновенно уничтожены.

Это то, что люди, работающие в космической отрасли, называют «катастрофическим столкновением». Катастрофа, как выяснилось, заключается не в прекращении действия самих двух спутников. Катастрофическая часть относится к тому, что произойдет дальше. Два бывших спутника превратились бы в небесные выстрелы из дробовика, облака крошечных обломков. Первоначально они следовали бы своим первоначальным орбитам. Однако в течение следующих нескольких месяцев оба объекта рассеялись, образовав вокруг Земли тонкую оболочку из обломков. Любой, кто пройдет через эту оболочку в любой момент в течение следующих нескольких столетий, будь то другой спутник или пилотируемый космический корабль. направляясь на Луну или Марс, столкнулся бы с повышенным риском столкновения с одним из крошечных, потенциально смертельных, высокоскоростных фрагменты.

К счастью, этого не произошло. Два спутника пронеслись мимо друг друга на расстоянии всего 40 футов между ними, что эквивалентно половине обычной баскетбольной площадки. В этом случае нам повезло.

Но этот промах подчеркивает нечто важное. Никто из нас не имеет достаточного представления о событиях, происходящих примерно в 560 милях над нашими головами. Несмотря на (справедливое) возобновившееся беспокойство по поводу воздействия человечества на окружающую среду на Земле, мы не обязательно сохраняйте тот же страх перед тем, что мы делаем с окружающей средой, даже так близко к дому, как Нижняя Земля. Орбита. В некотором смысле это Дикий Запад нерегулируемой деятельности. И мало кто обращает на это внимание.

К счастью, стартап из Кремниевой долины, занимающийся картографированием космоса, под названием ЛеоЛабс является. Именно они забили тревогу по поводу недавнего сбоя со спутника. И они надеются произвести революцию в способах отслеживания спутников и других объектов в космосе. Это не может произойти достаточно скоро!

Управление космическим движением

Каждый день около 15 000 человек в Соединенных Штатах просыпаются и идут на работу в качестве федеральных авиадиспетчеров, сосредоточенно на участке воздушного пространства, чтобы гарантировать, что каждый самолет в воздушном пространстве США остается должным образом отделенным друг от друга в небо. В крупном аэропорту одновременно может дежурить более 50 контролеров. В центре управления воздушным движением это число исчисляется сотнями.

Сколько людей, для сравнения, следят за космическим движением? Вероятно, меньше, чем вы ожидаете. «До нас никто не следил за столкновениями заброшенных спутников», Дэн Сеперлисообщил Digital Trends генеральный директор LeoLabs.

На первый взгляд, управление космическим движением похоже на работу по неявке, которую Тони Сопрано мог бы организовать для племянника, требующую немного больше, чем получение регулярной зарплаты за минимальную работу. Я имею в виду, кто-нибудь слышал о движении в космосе? Как оказалось, космическое движение — более серьезная проблема, чем может себе представить большинство из нас. Сеперли любит показывать людям образ, когда рассказывает о том, чем он зарабатывает на жизнь. На первый взгляд это похоже на изображение вируса под микроскопом: темная сфера, усеянная крошечными зелеными точками. Фактически, это визуализация, изображающая последние 24 часа низкой околоземной орбиты со всеми объектами, которые в настоящее время вращаются вокруг нашей планеты. «Это в некоторой степени впечатляет», — сказал он.

Прямо сейчас на низкой околоземной орбите находится около 14 000 объектов размером более 10 сантиметров. Около 1400 из них являются действующими спутниками. Остальные представляют собой смесь заброшенных спутников, старых корпусов ракет и разнообразного космического мусора, который никто не смог или не захотел удалить. Десять сантиметров, примерно четыре дюйма, могут показаться не такими уж большими. Но при скорости их движения, в несколько раз превышающей скорость пули, выпущенной из винтовки, достаточно легко вызвать катастрофическое столкновение всего, с чем оно сталкивается.

Идти в ногу со спросом

LeoLabs обеспечивает круглосуточный мониторинг того, что происходит в небе. Работают две основные технологии. Первый — это растущая сеть (в настоящее время три, еще три запланированы на ближайшие два года) наземных радаров. Эти радары космического наблюдения, расположенные на Аляске, в Техасе и Новой Зеландии, исследуют небо, выявляя любой объект, проходящий над головой на низкой околоземной орбите. Радары с фазированной антенной решеткой LeoLabs способны быстро переключаться с наблюдения за одним спутником за другим, с частотой каждую миллисекунду, если они того пожелают. В условиях все более переполненного неба это становится необходимостью.

До появления LeoLabs единственными, кто создавал сопоставимые радары, были гигантские оборонные ведомства или космические организации. Однако Сеперли отмечает, что по мере того, как на орбиту выводится все больше и больше спутников, предложение этих радаров просто отстает от спроса.

«Учитывая количество нового трафика, поступающего в Интернет, строительство одного нового радара за десятилетие просто не поспевает за всем, что происходит в космосе», — сказал он. «Мы используем другую модель и мчимся вперед так быстро, как только можем».

Вторая основная технология, лежащая в основе LeoLabs, — это программное обеспечение. «У нас есть платформа, которая анализирует эти данные и отправляет информацию в виде оповещений», — пояснил он. «Если вам нужно знать о вашем спутнике, мы можем точно сказать вам, где он находится, где он будет на следующей неделе и столкнется ли он за это время с какими-либо рискованными ситуациями».

Составление карты неба

Сеперли познакомился с двумя своими соучредителями LeoLabs на их предыдущей работе в SRI International, легендарной исследовательской лаборатории в Сан-Франциско, которая помогла создать первую компьютерную мышь и голосового помощника Siri. Сеперли проработал там восемь лет, проводя финансируемые государством исследования о том, как можно улучшить отслеживание спутников. В рамках своей работы он регулярно получал сообщения от частных компаний с просьбой помочь в отслеживании их спутников.

Однако только когда он встретился с коллегами-инженерами SRI Майком Николлсом и Джоном Буонокоре, идея того, что стало LeoLabs, начала развиваться.

«Оказывается, [они] работали в коридоре», — вспоминает Сеперли. «Они изучали Aurora Borealis, северное сияние. Для этого они потратили около 20 лет на проектирование и создание радаров. Однажды они вызвали меня в коридор и сказали: «Мы слышали, что вам нужны спутниковые данные». Давайте покажем вам, что мы собираем».

Пара передала Сеперли изображение, похожее на окно, залитое каплями дождя. Он спросил, что это такое. Николлс и Буонокоре рассказали ему, что каждая черта на изображении — это спутник или кусок космического мусора, пересекающий поле, которое они хотели наблюдать. Спутники портили результаты наблюдений до такой степени, что последние два года они потратили на создание программного обеспечения для распознавания и цифрового стирания их из своих данных. Сеперли был поражен.

«Ваш мусор может оказаться чьим-то сокровищем», — сказал он им.

Спутниковое слежение как услуга

LeoLabs была официально основана в 2015 году. Это был мгновенный успех в отрасли: на сегодняшний день в него было инвестировано 17 миллионов долларов. Компания предоставляет свои услуги по подписке. Люди могут заплатить, чтобы получить доступ к его выводам, и быть предупрежденными, когда существует риск возможного столкновения. (Нет, невозможно заставить спутник повернуть влево или вправо, чтобы избежать столкновения. Но вы можете менять скорость так же, как две машины координируют свои действия, проезжая перекресток.)

На данный момент LeoLabs набирает клиентов в сфере обороны, страхования и регулирования. Но самая большая новая аудитория — владельцы частных спутников. В последние годы именно эта демографическая группа взорвалась на сцене с притоком всего, от мелкомасштабных стартапы, запускающие отдельные CubeSats для таких гигантов, как SpaceX, запускающие в небо настоящие армии спутников, орбита.

Наряду с бизнес-моделью «спутниковое отслеживание как услуга», одним из способов внедрения инноваций LeoLabs является поиск способов отслеживания все меньших объектов в космосе. Последний новый радар компании Kiwi Space Radar, базирующийся в Новой Зеландии, был запущен в эксплуатацию в конце 2019 года. Впервые он позволяет LeoLabs отслеживать орбитальные объекты размером всего два сантиметра. Когда вы расширяете параметры, отслеживая объекты до этого размера, общее количество объектов на орбите увеличивается с 14 000 до огромных 250 000. Даже на расстоянии двух сантиметров эти ранее не отслеживаемые объекты способны разбить любой спутник, с которым они столкнутся.

«Как только мы будем отслеживать [такие] мелкие вещи, мы можем видеть 20 промахов в неделю», — сказал Сеперли.

Еще есть над чем поработать. Развертывание радиолокационной сети расширит возможности прогнозирования LeoLabs. Но компания также надеется повысить осведомленность о проблеме космического движения. Подобно астрономам, которые начинают бить тревогу по поводу запуска огромного количества спутников в космос, LeoLabs хочет информировать общественность (и законодателей) об области, которая все еще находится в зачаточном состоянии, когда дело касается правил и нормативно-правовые акты.

«На данный момент не существует четкого определения того, что означает безопасность в космосе», — сказал Сеперли. «Я думаю, что главная причина этого в том, что не было так много данных о том, какова ситуация с риском в космосе. Это, по сути, то, что мы намеревались решить. Имея опыт работы с радарами и программным обеспечением, мы знали, что можем создать большой набор данных и поток данных, показывающий ситуацию в космосе. Затем это можно использовать, чтобы определить, что безопасно, и выделить то, что нет».

Рекомендации редакции

• Установлен новый космический рекорд для экипажа на околоземной орбите
• Крупный спутник НАСА вернулся на Землю после десятилетий на орбите
• Орбитальный аппарат Mars Express передал данные семи различных марсианских миссий
• Как посмотреть вторую попытку ракетного стартапа Firefly Aerospace достичь орбиты
• Посмотрите, как американский спутник-шпион запускается на орбиту конкурентом SpaceX