Startup na sledovanie vesmíru využíva radar na monitorovanie tisícok satelitov

Koncom januára dva satelity, ktoré neškodne obiehali okolo Zeme desiatky rokov takmer sa navzájom zrazili. Keby tak urobili, pri rýchlosti 14 kilometrov za sekundu by boli obe okamžite zlikvidované.

Toto nazývajú ľudia, ktorí pracujú vo vesmírnom priemysle, „katastrofická kolízia“. Katastrofa, ako sa ukazuje, nie je expirácia samotných dvoch satelitov. Katastrofická časť hovorí o tom, čo by sa stalo potom. Z dvoch bývalých satelitov by sa stali nebeské výstrely z brokovnice, oblaky drobných trosiek. Spočiatku by mali sledovať svoje pôvodné dráhy. V priebehu niekoľkých nasledujúcich mesiacov by sa však obe rozptýlili a vytvorili by okolo Zeme tenkú škrupinu trosiek. Každý, kto prejde cez túto škrupinu kedykoľvek počas niekoľkých nasledujúcich storočí, či už ide o iný satelit alebo vesmírnu loď s posádkou zamieril na Mesiac alebo Mars, čelil by zvýšenému riziku kolízie s jedným z malých, potenciálne smrteľných, vysokorýchlostných úlomky.

Našťastie sa tak nestalo. Dva satelity presvišťali jeden okolo druhého s odstupom len 40 stôp medzi nimi, čo zodpovedá menej ako polovici regulovaného basketbalového ihriska. Pri tejto príležitosti sme mali šťastie.

Ale takmer neúspech zdôrazňuje niečo dôležité. Nikto z nás nemá veľké povedomie o udalostiach, ktoré sa odohrávajú asi 560 míľ nad našimi hlavami. Napriek (oprávnenému) obnovenému znepokojeniu z vplyvu, ktorý má ľudstvo na naše pozemské prostredie, nie nevyhnutne si vyhradzujeme rovnaký strach z toho, čo robíme svojmu prostrediu, dokonca aj tak blízko domova ako Nízka Zem Orbit. Je to v istom zmysle divoký západ neregulovanej činnosti. A málo ľudí tomu venuje pozornosť.

Našťastie sa ozval startup na mapovanie vesmíru zo Silicon Valley LeoLabs je. Boli to tí, ktorí spustili poplach ohľadom nedávneho oholenia cez satelit. A dúfajú, že spôsobia revolúciu v spôsobe, akým sledujeme satelity a iné objekty vo vesmíre. Nemôže sa to stať dostatočne skoro!

Riadenie vesmírnej dopravy

Každý deň sa asi 15 000 ľudí v Spojených štátoch zobudí a ide pracovať ako federálni dispečeri letovej prevádzky, ktorí sú veľmi sústredení na časti vzdušného priestoru, aby sa zabezpečilo, že každé lietadlo vo vzdušnom priestore USA zostane v obloha. Na väčšom letisku môže byť súčasne v službe viac ako 50 kontrolórov. V stredisku riadenia letovej prevádzky sa tento počet pohybuje v stovkách.

Koľko ľudí v porovnaní s tým sleduje vesmírnu dopravu? Pravdepodobne menej, ako by ste čakali. "Pred nami nikto nesledoval kolízie opustených satelitov," Dan Ceperley, generálny riaditeľ LeoLabs povedal pre Digital Trends.

Navonok znie riadenie vesmírnej dopravy ako druh práce, ktorú by Tony Soprano mohol zorganizovať pre synovca a ktorá si vyžaduje o niečo viac, než len zbieranie pravidelnej výplaty za minimálnu prácu. Kto počul o doprave vo vesmíre? Ako sa ukazuje, vesmírna doprava je väčší problém, než si väčšina z nás uvedomuje. Ceperley rád ukazuje ľuďom obraz, keď hovorí o tom, čím sa živí. Na prvý pohľad to vyzerá ako obrázok vírusu pod mikroskopom, tmavá guľa sa hemží malými zelenými bodkami. V skutočnosti je to vizualizácia zobrazujúca posledných 24 hodín nízkej obežnej dráhy okolo Zeme, doplnená o všetky objekty, ktoré v súčasnosti obiehajú našu planétu. "Je to pôsobivé svojím strašidelným spôsobom," povedal.

Práve v tomto momente sa na nízkej obežnej dráhe Zeme nachádza približne 14 000 objektov väčších ako 10 centimetrov. Približne 1 400 z nich sú funkčné satelity. Ostatné sú zmesou opustených satelitov, starých tiel rakiet a rôznych kúskov vesmírneho odpadu, ktoré nikto nebol schopný alebo ochotný odstrániť. Desať centimetrov, približne štyri palce, nemusí znieť príliš veľké. Ale rýchlosťou, ktorou sa pohybujú, niekoľkonásobne prevyšujúcou rýchlosť guľky vystrelenej z pušky, je dosť ľahké spôsobiť katastrofickú zrážku s čímkoľvek, s čím sa zrazí.

Držať krok s dopytom

LeoLabs poskytuje 24/7 monitorovaciu službu pre to, čo sa deje na oblohe. Fungujú dve základné technológie. Prvým je rastúca sieť (v súčasnosti tri, ďalšie tri sú plánované na najbližšie dva roky) pozemných radarov. Tieto vesmírne sledovacie radary so sídlom na Aljaške, Texase a Novom Zélande brázdia oblohu a vyberajú akýkoľvek objekt, ktorý preletí nad hlavou na nízkej obežnej dráhe Zeme. Fázované radary LeoLabs sú schopné rýchlo prepínať z jedného satelitu na druhý, tak často, ako každú milisekundu, ak si to želajú. Na čoraz preplnenejšej oblohe je to nevyhnutnosť.

Pred príchodom LeoLabs boli jediní ľudia, ktorí stavali porovnateľné radary, obrie obranné agentúry alebo vesmírne organizácie. Ceperley však poukazuje na to, že čím viac satelitov sa na obežnú dráhu dostáva, ponuka týchto radarov jednoducho zaostáva za dopytom.

"Vzhľadom na množstvo novej prevádzky, ktorá prichádza online, budovanie jedného nového radaru za desaťročie jednoducho nedrží krok so všetkým, čo sa deje vo vesmíre," povedal. "Používame iný model, predbiehame tak rýchlo, ako len môžeme."

Druhou základnou technológiou, ktorá riadi LeoLabs, je jeho softvér. „Máme platformu, ktorá analyzuje tieto údaje a odosiela informácie vo forme upozornení,“ vysvetlil. "Ak potrebujete vedieť o svojom satelite, môžeme vám presne povedať, kde sa nachádza, kde sa bude nachádzať budúci týždeň a či bude v tom čase čeliť nejakým rizikovým situáciám."

Mapovanie oblohy

Ceperley sa stretol so svojimi dvoma spoluzakladateľmi LeoLabs v ich predchádzajúcej práci v SRI International, legendárnom výskumnom laboratóriu v San Franciscu, ktoré pomohlo splodiť prvú počítačovú myš a hlasovú asistentku Siri. Ceperley tam pracoval osem rokov a vykonával vládou financovaný výskum o tom, ako by mohol lepšie sledovať satelity. V rámci svojej práce pravidelne počúval súkromné ​​spoločnosti, ktoré žiadali o pomoc pri sledovaní ich satelitov.

Až keď sa stretol s kolegami inžiniermi SRI Mikeom Nicollsom a Johnom Buonocorem, začala sa rozvíjať myšlienka toho, čo sa stalo LeoLabs.

"Ukázalo sa, že [oni] pracovali na chodbe," pripomenul Ceperley. „Študovali polárnu žiaru, polárnu žiaru. Strávili asi 20 rokov navrhovaním a výrobou radarov, aby to urobili. Jedného dňa ma zavolali do chodby a povedali: ‚Počuli sme, že potrebujete satelitné dáta. Ukážeme vám, čo zhromažďujeme.“

Dvojica podala Ceperleymu obraz, ktorý vyzeral ako okno, posiate kvapkami dažďa. Spýtal sa, čo to bolo. Nicolls a Buonocore mu povedali, že každá z lomiek na obrázku je satelit alebo kus vesmírneho odpadu prechádzajúci poľom, ktoré chceli pozorovať. Satelity ničili svoje pozorovania do tej miery, že posledné dva roky strávili budovaním softvéru na ich rozpoznanie a digitálne vymazanie z údajov. Ceperley bola ohromená.

"Vaše odpadky môžu byť pokladom niekoho iného," povedal im.

Satelitné sledovanie ako služba

Spoločnosť LeoLabs bola oficiálne založená v roku 2015. Išlo o okamžitý úspech v tomto odvetví, keďže k dnešnému dňu pritiahlo investície vo výške 17 miliónov dolárov. Spoločnosť poskytuje svoje služby formou predplatného. Ľudia môžu zaplatiť za prístup k jeho zisteniam - a byť varovaní, keď existuje riziko možnej kolízie. (Nie, satelit nie je možné otočiť doľava alebo doprava, aby sa predišlo kolíziám. Môžete však meniť rýchlosť, ako sa dve autá môžu skoordinovať, aby prešli križovatkou.)

LeoLabs si doteraz vybral klientov v oblasti obrany, poisťovníctva a regulácie. Jeho najväčším novým publikom sú však súkromní vlastníci satelitov. V posledných rokoch na scénu explodovala táto demografia s prílevom všetkého od malých startupy, ktoré spúšťajú jednotlivé CubeSaty gigantom, ako je SpaceX, do ktorých strieľajú skutočné armády satelitov. obežná dráha.

Spolu s obchodným modelom „satelitného sledovania ako služby“ je jedným zo spôsobov, ako LeoLabs inovuje, nájdenie spôsobov, ako sledovať stále menšie objekty vo vesmíre. Jeho najnovší nový radar, Kiwi Space Radar so sídlom na Novom Zélande, bol online na konci roka 2019. Prvýkrát umožňuje LeoLabs sledovať obiehajúce objekty s veľkosťou len dva centimetre. Keď rozšírite parametre sledovaním objektov až na túto veľkosť, celkový počet obiehajúcich objektov sa zvýši zo 14 000 na obrovských 250 000. Dokonca aj na dva centimetre sú tieto predtým nesledované objekty schopné rozbiť akýkoľvek satelit, s ktorým sa zrazia.

„Keď budeme sledovať [takéto] malé veci, môžeme vidieť 20 takmer neúspechov týždenne,“ povedal Ceperley.

Stále je na čom pracovať. Zavedenie svojej radarovej siete zvýši predpovedacie schopnosti LeoLabs. Spoločnosť však tiež dúfa, že zvýši povedomie o problematike vesmírnej dopravy. Rovnako ako astronómovia, ktorí začínajú biť na poplach pred obrovským počtom satelitov vypustených do vesmíru, LeoLabs chce vzdelávať verejnosť – a zákonodarcov – o oblasti, ktorá je stále v plienkach, pokiaľ ide o pravidlá a predpisov.

"V súčasnosti naozaj neexistuje dobrá definícia toho, čo znamená bezpečnosť vo vesmíre," povedal Ceperley. „Myslím si, že veľkým dôvodom je to, že nebolo k dispozícii toľko údajov o rizikovej situácii vo vesmíre. To je v podstate to, čo sme sa rozhodli vyriešiť. S našimi skúsenosťami v oblasti radarov a softvéru sme vedeli, že dokážeme vytvoriť veľký súbor údajov a dátový zdroj zobrazujúci situáciu vo vesmíre. To sa potom môže použiť na pomoc pri definovaní toho, čo je bezpečné – a na zdôraznenie toho, čo nie.“

Odporúčania redaktorov

• Nový vesmírny rekord pre posádku na obežnej dráhe Zeme
• Veľký satelit NASA padá späť na Zem po desaťročiach na obežnej dráhe
• Orbiter Mars Express odovzdal údaje zo siedmich rôznych misií na Mars
• Ako sledovať druhý pokus štartu rakety Firefly Aerospace dosiahnuť obežnú dráhu
• Sledujte, ako tento americký špionážny satelit vypustil na obežnú dráhu rival SpaceX