Зачем Луне нужна система управления космическим движением

«Великолепное запустение».

Этими словами Базз Олдрин описал огромную пустоту лунного ландшафта перед тем, как впервые ступил на ее поверхность в июле 1969 года. Но что, если бы Луна – или, скорее, ее орбита – не была бы такой пустынной? Что, если бы это было больше похоже, скажем, на пробку в час пик по дороге на работу в Лос-Анджелес? А что, если действительно?

Учитывая, что в общей сложности 12 человек ходили по поверхности Луны за всю историю человечества, это может показаться очень большой гипотезой. Однако вызывает тревогу и то, что исследователи из Университета Аризоны, университета, который помогли составить карту поверхности Луны для знаменитой миссии Олдрина «Аполлон-11», в настоящее время дают много мысль.

Их план, на который университет недавно получил 7,5 миллионов долларов финансирования от Исследовательского центра ВВС. Управление космических аппаратов лаборатории – призывает к созданию, по сути, первой в мире системы управления воздушным движением на Луне. система. Предназначенный для наблюдения за космическим движением в пока еще не отслеживаемом окололунном регионе между нашей планетой и Луной, он поможет избежать лунных пробок – и, возможно, даже смертельных столкновений.

И это произойдет раньше, чем вы думаете, в ближайшей к вам лунной миссии.

Как брошенная автостоянка в космосе.

Ученый НАСА Дон Кесслер в 1978 году впервые указал на опасность, которую представляет чрезвычайно высокая плотность объекты, обращающиеся на низкой околоземной орбите, и то, как они могут вызвать каскадную цепную реакцию возможных столкновения. (Смотри начало фильма 2013 года Сила тяжести чтобы увидеть, насколько разрушительным это может быть.)

Сегодня отслеживается около 23 000 объектов космического мусора, которые проносятся вокруг Земли со скоростью около 17 500 миль в час. Из них только 3500 являются активными полезными нагрузками, а остальные – от обломков мертвых спутников до выброшенных частей ракет – являются неактивными, но все же потенциально опасными обломками.

«Давайте представим, что с момента изобретения автомобиля вы берете машину с завода и заправляете ее бензином, затем [ездите на ней, пока не кончится бензин], бросаете ее и покупаете новую машину». Вишну Редди- сказал Digital Trends доцент Лаборатории Луны и Планет Университета Аризоны. «Это то, что мы делаем в космосе. Каждый раз, когда у космического корабля заканчивается топливо (а это может быть идеально работающий космический корабль), вы бросаете его и запускаете новую полезную нагрузку. [Со временем] вещи накапливаются».

Проблема, по его словам, заключается в видимости: как в прямом, так и в переносном смысле. «Космос — это своего рода неразрешимая проблема», — объяснил Редди. «Это не похоже на экологическую катастрофу, верно? Знаете, разлив нефти, вы видите пеликанов, покрытых нефтью, это вызывает внутреннюю реакцию. Вы показываете кому угодно точку на небе, и большинству людей все равно. Это типа, почему меня это должно волновать – пока сотовый телефон не перестанет работать, или GPS не перестанет работать, или футбол не перестанет идти по телевизору. Вот тогда люди и реагируют».

Обломки, загрязняющие лунную орбиту

В то время как космический мусор на околоземной орбите получил немного внимания, проблема лунного космического мусора в значительной степени раскрыта. Это потому, что, по крайней мере, на данный момент, это не проблема.

По собственному признанию Редди, канал лунной орбиты в настоящее время все еще относительно чист. По сравнению с тысячами каталогизированных объектов, вращающихся вокруг Земли, на орбите Луны вращается всего несколько десятков полезных грузов. Из небольшой горстки спутников на лунной орбите единственные примечательные (возможно, единственные целиком) включают в себя лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА, два космических корабля «Артемида» (P1 и P2) и китайский «Чанъэ». 5-Т1. Это менее серьезная пробка, чем эквивалент обнаружения другой машины во время многочасовой поездки по сельской местности Вайоминга.

Но то, что сегодня это Вайоминг, не означает, что завтра это не автострада Лос-Анджелеса. Или, если не преувеличивать, по крайней мере, немного загруженнее, чем сейчас.

«Первоначальное исследование Луны мы провели в [1960-х годах]», — сказал Редди. «Затем был период затишья в середине, последние 50 лет или около того. Но теперь возобновился интерес к исследованию Луны. В течение следующих восьми лет мы ожидаем, что на Луну отправится до 50 полезных грузов. Мы хотим избежать ситуации, которая наблюдается на Земле вокруг Луны, а также на лунной орбите».

Это также может оказаться разрушительным для спутников и потенциально опасным для космических полетов – как с экипажем, так и без экипажа.

Идея применения упреждающего подхода к управлению воздушным движением, конечно, не нова. Именно это произошло с традиционным наземным управлением воздушным движением. Первые серьезные попытки разработать правила наблюдения и управления воздушным движением были предприняты в 1922 году, через несколько лет после первой Международной воздушной конвенции 1919 года. Первый человек, который мог официально называть себя профессиональным авиадиспетчером, Арчи Лиг из Сент-Луиса, штат Миссури, начал работать в 1929 году. Хотя в то время воздушные перевозки начали набирать обороты (каламбур), они находились в зачаточном состоянии по сравнению с тем, чем они станут в будущем. С 173 000 пассажиров летавших в США в 1929 году, по сравнению с 926 миллионов пассажиров перевезенный в 2019 году, в небе было не так уж многолюдно. Тем не менее, было сочтено, что решение необходимо – даже если оно, вероятно, будет основано на прогнозируемом росте.

«Я родом из мира слежения за астероидами»

Как говорится, первый шаг в решении любой проблемы — это признать, что проблема существует. Однако когда дело доходит до решения проблемы такой сложности, признание наличия проблемы — далеко не самое большое препятствие. К счастью, по крайней мере на начальном этапе Редди заявил, что многие современные технологии, используемые для отслеживания объектов с Земли, могут быть использованы для отслеживания лунных орбит.

Редди и его студенты из Лунной и Планетарной лаборатории используют специальные датчики университетского исследовательского центра «Биосфера-2», чтобы охарактеризовать окололунные объекты. Этот комплект оборудования включает в себя несколько телескопов, предназначенных для изучения космической сферы, в том числе тот, который был построен группой студентов-инженеров Университета Аризоны.

«Многое из этого можно сделать с помощью [наземных оптических телескопов], которые у нас уже есть для геостационарных задач», — сказал Редди. «Просто они более тусклые, поэтому приходится долго выставлять изображение и делать снимок поглубже».

Он отметил, что его собственный опыт «в основном связан с планетарной обороной». «Я родом из мира слежения за астероидами, так что Многие инструменты, которые мы применяем для решения этой конкретной проблемы, основаны на инструментах и ​​технологиях планетарной защиты», — он объяснил. «Астероидное сообщество десятилетиями отслеживало очень маленькие объекты, находящиеся далеко от Земли. Мы используем много программного обеспечения и технологий [для этого проекта]».

Я хочу быть лунной моделью

Конечная цель этого проекта – и он уже продвинулся дальше, чем вы думаете – состоит в том, чтобы построить модель, которая точно отображает каждый объект, вращающийся вокруг Луны. Затем он выделит возможные соединения (причудливый космический термин для сбоев) между этими объектами и активными полезными нагрузками. Редди сообщил, что этот инструмент будет использоваться в этом году. Запуск Артемиды-1, дебют сверхтяжелой ракеты-носителя НАСА, цель которой — отправить беспилотный космический корабль «Орион» на ретроградную орбиту Луны.

Исследователи также сделают свою модель доступной для частных космических компаний. «Если к нам придет производитель и скажет: «Эй, мы выполняем миссию на Луну, не могли бы вы проверить соединения?» Да, конечно», — сказал Редди. «Это услуга, которую мы предоставим. Мы хотим избежать образования мусора. Нам приходится отслеживать множество вещей. Не то чтобы мы ленивы, но если мы сможем избежать этого и сохранить [лунную орбиту] чистой, это будет лучше для всех нас».

Хороший вопрос заключается в том, какой силой правоприменения будет обладать подобная система управления космическим движением. Допустим, в качестве аргумента, что китайский спутник представляет возможную экзистенциальную угрозу для Американский космический запуск – или, когда это воздушное пространство станет более населенным, два корабля рискуют столкновение. Кто станет тем, кто претендует на право прохода в возможной инопланетной игре с курицей? Сложный вопрос. «Я не думаю, что у нас есть какие-либо возможности правоприменения», — сказал Редди. «Это скорее академическое упражнение [прямо сейчас]».

Еще одна будущая задача, которую еще предстоит решить, может включать в себя запуск реальных космических миссий для развертывания дополнительные орбитальные средства, которые могут помочь контролировать области, невидимые с Земли, например объекты, скрытые за ними. Луна. (Кто знает: это может даже послужить пробным запуском аналогичных инициатив на других планетах, таких как Марс, который потребует создания совершенно новой инфраструктуры из-за сложности мониторинга ее с Земля. «Я думаю, что мы уже планируем что-то сделать с управлением космическим движением вокруг Марса», — сказал он.)

Однако на данный момент команда будет рада, если это доказательство концепции продемонстрирует свою ценность в качестве инструмента для поддержки наших постоянных космических интересов – и возрождения увлечения Луной.

«Наша цель — довести это до ума и продемонстрировать, что что-то подобное можно поддерживать и может быть полезным», — сказал Редди. «Затем мы передадим это людям, которые несут реальную ответственность за поддержание этого».

Рекомендации редакции

• Объект размером с автомобиль, выброшенный на пляж, может оказаться космическим мусором
• Посмотрите, как на космической станции разворачивается новая солнечная батарея НАСА
• НАСА проводит критические испытания лунной ракеты «Артемида V»
• Blue Origin Джеффа Безоса наконец-то получила желанный лунный контракт
• Миссия по очистке космического мусора обеспечила полет в космос