Prečo Mesiac potrebuje systém riadenia vesmírnej dopravy

“Veľkolepá pustatina.”

To boli slová, ktoré použil Buzz Aldrin na opis obrovskej prázdnoty mesačnej krajiny predtým, ako v júli 1969 prvýkrát vstúpil na jej povrch. Ale čo ak Mesiac – alebo skôr jeho obežná dráha – napokon nebola taká pustá? Čo keby sa to viac podobalo, povedzme, zablokovanej premávke počas dopravnej špičky v Los Angeles? Čo ak naozaj?

Vzhľadom na to, že po povrchu Mesiaca v histórii ľudstva kráčalo celkovo 12 ľudí, môže sa to zdať ako veľká hypotetická situácia. Je však tiež znepokojujúcou predstavou, že vedci z University of Arizona, univerzity, ktorá pomohli zmapovať povrch Mesiaca pre Aldrinovu slávnu misiu Apollo 11, momentálne dávajú veľa myslel si.

Ich plán, na ktorý univerzita nedávno získala 7,5 milióna dolárov z prostriedkov výskumu letectva Riaditeľstvo pre vesmírne vozidlá laboratória – požaduje to, čo je v podstate prvé riadenie lunárnej leteckej dopravy na svete systém. Je určený na sledovanie vesmírnej dopravy v momentálne nesledovanej cislunárnej oblasti medzi našou planétou a Mesiacom a pomôže vyhnúť sa lunárnym dopravným zápcham – a možno aj smrteľným kolíziám.

A na mesačnú misiu vo vašej blízkosti príde skôr, ako si myslíte.

Ako vyradené auto vo vesmíre

Bol to vedec NASA Don Kessler, ktorý v roku 1978 prvýkrát poukázal na nebezpečenstvo, ktoré predstavuje extrémne vysoká hustota objekty, ktoré obiehajú na nízkej obežnej dráhe Zeme a spôsob, akým by mohli spustiť kaskádovú reťazovú reakciu možných kolízie. (Pozrite si začiatok filmu z roku 2013 Gravitácia aby ste videli, aké zničujúce to môže byť.)

Dnes je okolo 23 000 kusov vesmírneho odpadu sledovaných, keď svišťajú okolo Zeme rýchlosťou približne 17 500 míľ za hodinu. Z nich je iba 3 500 aktívnych nákladov, zatiaľ čo zvyšok – všetko od mŕtvych satelitných uzlov až po vyradené časti rakiet – sú neaktívne, ale stále potenciálne nebezpečné trosky.

„Predstavme si, že od vynálezu automobilu vezmete auto z továrne a natankujete doň benzín, potom [jazdíte na ňom, kým sa mu nedôjde benzín], odložíte ho a vyberiete si nové auto,“ Višnu Reddy, docent na Lunárnom a planetárnom laboratóriu University of Arizona, povedal pre Digital Trends. „To je to, čo sme robili vo vesmíre. Zakaždým, keď sa vesmírnej lodi minie palivo – a môže to byť perfektne fungujúca kozmická loď – ju zhodíte a spustíte nový náklad. [Postupom času] sa veci hromadia.“

Problémom je podľa neho viditeľnosť: doslovná aj obrazná. "Vesmír je akýsi neriešiteľný problém," vysvetlil Reddy. „Nie je to ako environmentálna katastrofa, však? Viete, došlo k úniku ropy, vidíte pelikány pokryté olejom, čo spúšťa viscerálnu reakciu. Komukoľvek ukážete bodku na oblohe a väčšinu ľudí to nezaujíma. Je to ako, prečo by ma to malo zaujímať – kým prestane fungovať mobilný telefón alebo GPS alebo kým sa neprestane hrať futbal v televízii. Vtedy ľudia reagujú."

Úlomky znečisťujúce obežnú dráhu Mesiaca

Zatiaľ čo vesmírny odpad na obežnej dráhe Zeme má dostalo trochu pozornosti, problém lunárneho vesmírneho odpadu je do značnej miery odhalený. Je to preto, že aspoň zatiaľ to nie je problém.

Podľa samotného Reddyho je kanál na obežnú dráhu Mesiaca v súčasnosti stále relatívne jasný. V porovnaní s tisíckami katalogizovaných objektov, ktoré obiehajú okolo Zeme, obieha okolo Mesiaca len niekoľko desiatok nákladov. Z malej hŕstky satelitov na obežnej dráhe Mesiaca sú jediné pozoruhodné (možno jediné úplne) zahŕňajú NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, dve kozmické lode Artemis (P1 a P2) a čínsky Chang'e 5-T1. To je menej závažná zápcha, ako keby ste videli iné auto počas viachodinovej jazdy po vidieku Wyomingu.

Ale to, že je dnes Wyoming, neznamená, že zajtra to nebude diaľnica L.A. Alebo, aby sme sa vyhli preháňaniu, aspoň o dosť rušnejšie ako v súčasnosti.

„Počiatočný prieskum Mesiaca sme absolvovali v [60. rokoch],“ povedal Reddy. „Potom nastalo pokojné obdobie v polovici, posledných asi 50 rokov. Ale teraz je obnovený záujem o prieskum Mesiaca. Počas nasledujúcich ôsmich rokov očakávame, že na Mesiac pôjde až 50 užitočných nákladov. Chceme sa vyhnúť situácii, ktorá sa vyskytuje na Zemi okolo Mesiaca, aj na obežnej dráhe Mesiaca.

To by sa mohlo ukázať ako rušivé pre satelity a potenciálne nebezpečné pre misie vesmírnych letov – s posádkou aj bez posádky.

Myšlienka aktívneho prístupu k riadeniu letovej prevádzky samozrejme nie je nová. To je presne to, čo sa stalo s tradičným, pozemným riadením leteckej dopravy. Prvé vážne pokusy o vypracovanie pravidiel na monitorovanie a riadenie letovej prevádzky sa objavili v roku 1922, niekoľko rokov po inauguračnom Medzinárodnom dohovore o leteckej doprave z roku 1919. Prvý človek, ktorý sa mohol oficiálne označovať ako profesionálny dispečer letovej prevádzky, Archie League zo St. Louis v štáte Missouri, začal pracovať v roku 1929. Hoci sa letecká doprava v tom čase začínala rozbiehať (polomyselná slovná hračka), v porovnaní s tým, čím sa stala, bola v plienkach. s 173 000 cestujúcich lietanie v USA v roku 1929 v porovnaní s 926 miliónov cestujúcich prepravené v roku 2019, obloha nebola práve preplnená. Napriek tomu sa usúdilo, že je potrebné riešenie – aj keď je pravdepodobné, že bude založené na predpokladanom raste.

„Pochádzam zo sveta sledovania asteroidov“

Ako sa hovorí, prvým krokom pri riešení akéhokoľvek problému je uznať, že na začiatku existuje problém. Pokiaľ však ide o vyriešenie problému tejto zložitosti, priznanie si problému nie je ani zďaleka najväčšou prekážkou. Našťastie, aspoň na začiatku, Reddy povedal, že veľa súčasných technológií používaných na sledovanie objektov zo Zeme možno využiť na sledovanie obežných dráh Mesiaca.

Reddy a jeho študenti v Lunárnom a planetárnom laboratóriu používajú špeciálne senzory vo výskumnom zariadení Biosphere 2 univerzity na charakterizáciu cislunárnych objektov. Táto súprava zariadení obsahuje viacero teleskopov, ktoré sa venujú povedomiu o vesmírnej doméne, vrátane jedného, ​​ktorý postavila skupina vysokoškolákov inžinierskej univerzity v Arizone.

"Veľa z toho sa dá urobiť pomocou [pozemných optických teleskopov], ktoré už máme na vykonávanie geostacionárnych vecí, " povedal Reddy. "Je to len tým, že sú slabšie, takže musíte obrázok exponovať na dlhú dobu a nasnímať obrázok, ktorý je hlbší."

Jeho vlastné pozadie, ako poznamenal, „robí primárne planetárnu obranu“. „Pochádzam zo sveta sledovania asteroidov, takže a veľa nástrojov, ktoré aplikujeme na tento konkrétny problém, sa spolieha na nástroje a technológie planetárnej obrany,“ povedal vysvetlil. „Komunita asteroidov už desaťročia sleduje skutočne malé objekty ďaleko od Zeme. Využívame veľa softvéru a techník [pre tento projekt].“

Chcem byť lunárny model

Konečným cieľom tohto projektu – a je už ďalej, ako by ste si mysleli – je postaviť model, ktorý presne zobrazuje každý objekt obiehajúci okolo Mesiaca. Potom zvýrazní možné konjunkcie (vymyslený priestorový termín pre havárie) medzi týmito objektmi a aktívnym nákladom. Reddy povedal, že tento nástroj sa použije pre tento rok Štart Artemis 1, debut superťažkej nosnej rakety NASA s cieľom vyslať vesmírnu loď Orion bez posádky na retrográdnu obežnú dráhu Mesiaca.

Výskumníci svoj model sprístupnia aj súkromným vesmírnym spoločnostiam. „Ak k nám príde výrobca a povie: ‚Hej, robíme túto misiu na Mesiac, môžete, prosím, skontrolovať konjunkcie?‘ Áno, určite,“ povedal Reddy. „To je služba, ktorú vám poskytneme. Chceme sa vyhnúť tvorbe trosiek. Je pre nás viac práce sledovať veľa vecí. Nie že by sme boli leniví, ale ak sa tomu dokážeme vyhnúť a udržiavať [lunárny orbit] čistý, je to pre nás všetkých lepšie.“

Dobrou otázkou je, akú moc by mal mať systém riadenia vesmírnej dopravy, ako je tento. Pre argumentáciu povedzme, že čínsky satelit predstavuje možnú existenčnú hrozbu Americký vesmírny štart – alebo, keď sa tento vzdušný priestor zaľudní, riskujú dve lietadlá Zrážka. Kto sa stane tým, kto si nárokuje právo prechodu v možnej mimozemskej hre na kura? Ťažká otázka. "Nemyslím si, že máme nejaké vynucovacie schopnosti," povedal Reddy. "Toto je skôr akademické cvičenie [práve teraz]."

Ďalšou budúcou výzvou, ktorá ešte nebola rozbalená, by mohlo byť spustenie skutočných vesmírnych misií ďalšie orbitálne prostriedky, ktoré môžu pomôcť monitorovať oblasti, ktoré nie sú viditeľné zo Zeme, ako napríklad objekty skryté za nimi mesiac. (Kto vie: Mohlo by to dokonca slúžiť ako skúšobná prevádzka pre podobné iniciatívy na iných planétach, ako je Mars, ktorý by si vyžadovalo vybudovanie úplne novej infraštruktúry z dôvodu obtiažnosti ich monitorovania Zem. "Myslím, že už plánujeme niečo urobiť s riadením vesmírnej dopravy okolo Marsu," povedal.)

Zatiaľ však bude tím šťastný, ak tento dôkaz konceptu preukáže svoju hodnotu ako nástroj na podporu našich pokračujúcich vesmírnych záujmov – a oživenie fascinácie Mesiacom.

"Naším cieľom je dospieť a ukázať, že niečo také sa dá udržať a môže byť užitočné," povedal Reddy. "Potom to prenesieme na ľudí, ktorí majú skutočnú zodpovednosť za udržanie tohto chodu."

Odporúčania redaktorov

• Objekt veľkosti auta vyplavený na pláž môže byť vesmírnym odpadom
• Sledujte, ako sa na vesmírnej stanici rozvinie nové solárne pole NASA
• NASA vykonáva kritické testy pre mesačnú raketu Artemis V
• Blue Origin Jeffa Bezosa konečne dostane vytúženú mesačnú zmluvu
• Misia na čistenie vesmírneho odpadu zabezpečuje cestu do vesmíru