ทำไมดวงจันทร์ถึงต้องการระบบควบคุมการจราจรในอวกาศ

“ความรกร้างอันงดงาม”

นั่นคือคำที่บัซ อัลดรินใช้เพื่ออธิบายความว่างเปล่าอันกว้างใหญ่ของภูมิทัศน์ดวงจันทร์ก่อนที่จะก้าวขึ้นสู่พื้นผิวดวงจันทร์เป็นครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2512 แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าดวงจันทร์ – หรือวงโคจรของมัน – ไม่ได้รกร้างขนาดนั้น? จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามันคล้ายกับการจราจรติดขัดในชั่วโมงเร่งด่วนในลอสแอนเจลิสล่ะ? ถ้าจริงล่ะ?

เนื่องจากในประวัติศาสตร์ของมนุษย์มีผู้คนเดินบนพื้นผิวดวงจันทร์ทั้งหมด 12 คน นั่นอาจดูเหมือนเป็นสมมติฐานที่ยิ่งใหญ่ อย่างไรก็ตาม ยังเป็นความคิดที่น่าหนักใจอีกด้วยว่านักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแอริโซนาซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งนั้น ช่วยทำแผนที่พื้นผิวดวงจันทร์สำหรับภารกิจ Apollo 11 อันโด่งดังของ Aldrin ซึ่งปัจจุบันให้ประโยชน์มากมาย คิด.

แผนของพวกเขา - ซึ่งมหาวิทยาลัยเพิ่งได้รับเงินทุน 7.5 ล้านดอลลาร์จากการวิจัยกองทัพอากาศ ผู้อำนวยการฝ่ายยานพาหนะอวกาศของห้องปฏิบัติการ - เรียกร้องให้มีการควบคุมการจราจรทางอากาศทางจันทรคติแห่งแรกของโลก ระบบ. มีวัตถุประสงค์เพื่อติดตามการจราจรในอวกาศในภูมิภาคซิสลูนาร์ที่ยังไม่มีการติดตามระหว่างโลกของเรากับดวงจันทร์ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการจราจรติดขัดบนดวงจันทร์ และอาจถึงขั้นชนกันถึงขั้นเสียชีวิตด้วยซ้ำ

และมันมาเร็วกว่าที่คุณคิดกับภารกิจดวงจันทร์ใกล้ตัวคุณ

เหมือนลานจอดรถที่ถูกทิ้งร้างในอวกาศ

ดอน เคสส์เลอร์ นักวิทยาศาสตร์ของ NASA เป็นคนแรกที่ชี้ให้เห็นถึงอันตรายที่เกิดจากความหนาแน่นที่สูงมากของ วัตถุที่โคจรอยู่ในวงโคจรโลกต่ำ และวิธีที่สิ่งเหล่านี้สามารถกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบเรียงซ้อนที่เป็นไปได้ การชนกัน (ดู จุดเริ่มต้นของภาพยนตร์ปี 2013 แรงโน้มถ่วง เพื่อดูว่าสิ่งนี้จะร้ายแรงเพียงใด)

ปัจจุบัน มีขยะอวกาศประมาณ 23,000 ชิ้นถูกติดตามขณะที่พวกมันบินไปรอบโลกด้วยความเร็วประมาณ 17,500 ไมล์ต่อชั่วโมง ในจำนวนนี้ มีเพียง 3,500 เพย์โหลดที่ใช้งานอยู่ ในขณะที่ส่วนที่เหลือ ทุกอย่างตั้งแต่ปุ่มดาวเทียมที่ตายแล้วไปจนถึงชิ้นส่วนจรวดที่ถูกทิ้ง ไม่ได้ใช้งาน แต่ยังคงมีเศษซากที่อาจเป็นอันตราย

“ลองจินตนาการดูว่าตั้งแต่มีการประดิษฐ์รถยนต์ขึ้นมา คุณเอารถจากโรงงานมาเติมน้ำมันแล้ว [ขับจนน้ำมันหมด] ทิ้งแล้วไปรับรถคันใหม่” พระวิษณุเรดดี้รองศาสตราจารย์จาก University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory กล่าวกับ Digital Trends “นั่นคือสิ่งที่เราทำในอวกาศ ทุกครั้งที่ยานอวกาศหมดเชื้อเพลิง และอาจเป็นยานอวกาศที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ คุณจะต้องทิ้งมันและปล่อยน้ำหนักบรรทุกใหม่ [เมื่อเวลาผ่านไป] สิ่งต่าง ๆ สะสม”

เขากล่าวว่าปัญหาคือปัญหาประการหนึ่งที่มองเห็นได้: ทั้งตามตัวอักษรและเป็นรูปเป็นร่าง “อวกาศเป็นปัญหาที่รักษาไม่หาย” เรดดี้อธิบาย “มันไม่เหมือนภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมใช่ไหม? คุณรู้ไหมว่ามีน้ำมันรั่วไหล คุณเห็นนกกระทุงปกคลุมไปด้วยน้ำมัน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเกี่ยวกับอวัยวะภายใน คุณแสดงจุดบนท้องฟ้าให้ใครเห็นและคนส่วนใหญ่ไม่สนใจ มันเหมือนกับว่า ทำไมฉันจะต้องสนใจ จนกว่าโทรศัพท์มือถือจะหยุดทำงาน หรือ GPS จะหยุดทำงาน หรือฟุตบอลจะหยุดเล่นบนทีวี นั่นคือตอนที่ผู้คนมีปฏิกิริยาโต้ตอบ”

เศษซากที่ก่อให้เกิดมลพิษในวงโคจรของดวงจันทร์

ในขณะที่ขยะอวกาศที่โคจรรอบโลกก็มี ได้รับความสนใจไม่น้อยปัญหาขยะในอวกาศบนดวงจันทร์ยังไม่ได้รับการเปิดเผยมากนัก นั่นเป็นเพราะอย่างน้อยตอนนี้ก็ไม่ใช่ปัญหา

จากการรับเข้าของเรดดี ช่องวงโคจรของดวงจันทร์ยังค่อนข้างชัดเจนในปัจจุบัน เมื่อเทียบกับวัตถุหลายพันรายการที่โคจรรอบโลก มีวัตถุบรรทุกเพียงไม่กี่โหลที่โคจรรอบดวงจันทร์ ในบรรดาดาวเทียมจำนวนไม่กี่ดวงในวงโคจรดวงจันทร์ มีเพียงดวงเดียวที่โดดเด่น (อาจเป็นเพียงดวงเดียวทั้งหมด) ได้แก่ NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, ยานอวกาศ Artemis สองลำ (P1 และ P2) และ Chang'e ของจีน 5-T1. ความแออัดที่สำคัญน้อยกว่าการพบรถคันอื่นในระหว่างขับรถหลายชั่วโมงผ่านไวโอมิงในชนบท

แต่เพียงเพราะวันนี้เป็นไวโอมิงไม่ได้หมายความว่าพรุ่งนี้จะไม่ใช่ทางด่วนแอล.เอ. หรือเพื่อหลีกเลี่ยงการพูดเกินจริง อย่างน้อยก็จะมีงานยุ่งมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันเล็กน้อย

“เรามีการสำรวจดวงจันทร์ครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1960” เรดดี้กล่าว “ตอนนั้นมีช่วงที่เงียบสงบในช่วงกลางประมาณ 50 ปีที่ผ่านมา แต่ตอนนี้มีความสนใจใหม่ในการสำรวจดวงจันทร์ ในอีกแปดปีข้างหน้า เราคาดว่าจะมีสัมภาระมากถึง 50 ชิ้นไปดวงจันทร์ เราต้องการหลีกเลี่ยงสถานการณ์แบบที่เรามีบนโลก [เกิดขึ้น] รอบดวงจันทร์ ในวงโคจรดวงจันทร์ด้วย”

สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นการรบกวนดาวเทียมและอาจเป็นอันตรายต่อภารกิจการบินในอวกาศทั้งแบบมีลูกเรือและแบบไม่มีลูกเรือ

แน่นอนว่าแนวคิดในการใช้แนวทางเชิงรุกในการควบคุมการจราจรทางอากาศไม่ใช่เรื่องใหม่ นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับการควบคุมการจราจรทางอากาศภาคพื้นดินแบบดั้งเดิม ความพยายามอย่างจริงจังครั้งแรกในการพัฒนากฎสำหรับการติดตามและควบคุมการจราจรทางอากาศเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2465 หลายปีหลังจากการประชุมทางอากาศระหว่างประเทศครั้งแรกในปี พ.ศ. 2462 บุคคลแรกที่สามารถเรียกตัวเองอย่างเป็นทางการว่าเป็นผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศมืออาชีพ Archie League จากเมืองเซนต์หลุยส์ รัฐมิสซูรี เริ่มทำงานในปี 1929 แม้ว่าการเดินทางทางอากาศจะเริ่มเริ่มขึ้น (ปุนกึ่งตั้งใจ) ในขณะนั้น แต่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเมื่อเทียบกับสิ่งที่จะเกิดขึ้น กับ ผู้โดยสาร 173,000 คน บินในสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2472 เทียบกับ ผู้โดยสาร 926 ล้านคน ขนส่งในปี 2019 ท้องฟ้าไม่หนาแน่นนัก อย่างไรก็ตาม ถือว่าจำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหา แม้ว่าจะเป็นไปตามการเติบโตที่คาดการณ์ไว้ก็ตาม

'ฉันมาจากโลกติดตามดาวเคราะห์น้อย'

ดังสุภาษิตที่ว่า ขั้นตอนแรกในการแก้ปัญหาใดๆ ก็คือการรับรู้ว่ามีปัญหาตั้งแต่เริ่มต้น อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนนี้ การยอมรับปัญหานั้นยังห่างไกลจากอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด โชคดีที่อย่างน้อยในตอนแรก Reddy กล่าวว่าเทคโนโลยีปัจจุบันจำนวนมากที่ใช้ในการติดตามวัตถุจากโลกสามารถนำไปใช้ในการติดตามวงโคจรของดวงจันทร์ได้

Reddy และนักศึกษาของเขาในห้องปฏิบัติการทางจันทรคติและดาวเคราะห์กำลังใช้เซ็นเซอร์เฉพาะที่ศูนย์วิจัย Biosphere 2 ของมหาวิทยาลัยเพื่อระบุลักษณะของวัตถุซิสลูนาร์ ชุดอุปกรณ์นี้ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่ออกแบบมาเพื่อการรับรู้โดเมนอวกาศโดยเฉพาะ รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ที่สร้างขึ้นโดยกลุ่มนักศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา

“สามารถทำได้หลายอย่างด้วย [กล้องโทรทรรศน์เชิงแสงภาคพื้นดิน] ที่เรามีอยู่แล้วสำหรับการทำวัตถุค้างฟ้า” เรดดี้กล่าว “เพียงว่าพวกมันจางกว่า ดังนั้นคุณจึงต้องเปิดรับแสงภาพเป็นเวลานานและถ่ายภาพให้มีความลึกมากขึ้น”

เขาตั้งข้อสังเกตว่าภูมิหลังของเขาเองคือ "ทำการป้องกันดาวเคราะห์เป็นหลัก" “ฉันมาจากโลกที่ติดตามดาวเคราะห์น้อย ดังนั้นก เครื่องมือมากมายที่เราใช้กับปัญหานี้ต้องอาศัยเครื่องมือและเทคโนโลยีการป้องกันดาวเคราะห์” เขากล่าว อธิบาย “ชุมชนดาวเคราะห์น้อยติดตามวัตถุขนาดเล็กมากซึ่งอยู่ไกลจากโลกมานานหลายทศวรรษ เรากำลังใช้ประโยชน์จากซอฟต์แวร์และเทคนิคมากมาย [สำหรับโครงการนี้]”

อยากเป็นนางแบบพระจันทร์

เป้าหมายสูงสุดของโครงการนี้ – และมันไปไกลกว่าที่คุณคิด – คือการสร้างแบบจำลองที่แสดงวัตถุทุกชิ้นที่โคจรรอบดวงจันทร์อย่างแม่นยำ จากนั้นจะเน้นคำสันธานที่เป็นไปได้ (คำศัพท์อวกาศแฟนซีสำหรับการล่ม) ระหว่างวัตถุเหล่านี้กับเพย์โหลดที่ใช้งานอยู่ เรดดี้กล่าวว่าเครื่องมือนี้จะใช้สำหรับปีนี้ อาร์เทมิส 1 เปิดตัวซึ่งเป็นการเปิดตัวยานอวกาศที่มีน้ำหนักมากเป็นพิเศษของ NASA โดยมีเป้าหมายเพื่อส่งยานอวกาศ Orion ที่ไร้คนขับไปโคจรถอยหลังเข้าคลองของดวงจันทร์

นักวิจัยยังจะเผยแพร่แบบจำลองของตนให้กับบริษัทอวกาศเอกชนด้วย “หากผู้ผลิตมาหาเราแล้วพูดว่า 'เฮ้ เรากำลังทำภารกิจนี้ไปยังดวงจันทร์ คุณช่วยตรวจสอบคำสันธานได้ไหม' ใช่ แน่นอน” เรดดี้กล่าว “นั่นคือบริการที่เราจะมอบให้ เราต้องการหลีกเลี่ยงการสร้างเศษซาก การติดตามสิ่งต่างๆ มากมายทำให้เรามีงานมากขึ้น ไม่ใช่ว่าเราขี้เกียจ แต่ถ้าเราหลีกเลี่ยงมันได้และรักษา [วงโคจรดวงจันทร์] ให้สะอาด นั่นก็จะดีกว่าสำหรับเราทุกคน”

คำถามที่ดีก็คือ ระบบควบคุมการจราจรในอวกาศเช่นนี้จะมีอำนาจบังคับใช้ได้มากเพียงใด เพื่อประโยชน์ในการโต้แย้ง สมมติว่าดาวเทียมของจีนก่อให้เกิดภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้นกับ การปล่อยยานอวกาศของอเมริกา หรือเมื่อน่านฟ้านี้มีประชากรมากขึ้น ยานอวกาศสองลำก็เสี่ยงที่จะเป็นไปได้ การชนกัน ใครจะเป็นผู้อ้างสิทธิในการผ่านในเกมไก่นอกโลกที่เป็นไปได้? คำถามที่ยาก “ฉันไม่คิดว่าเราจะมีความสามารถในการบังคับใช้ใดๆ” เรดดี้กล่าว “นี่เป็นแบบฝึกหัดเชิงวิชาการมากกว่า [ตอนนี้]”

ความท้าทายในอนาคตอีกประการหนึ่งที่ยังไม่ได้แกะออกมาอาจเกี่ยวข้องกับการปล่อยภารกิจอวกาศจริงเพื่อนำไปใช้งาน สินทรัพย์ในวงโคจรเพิ่มเติมที่สามารถช่วยตรวจสอบพื้นที่ที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากโลก เช่น วัตถุที่ซ่อนอยู่ด้านหลัง ดวงจันทร์. (ใครจะรู้: นี่อาจเป็นการทดลองดำเนินการสำหรับโครงการริเริ่มที่คล้ายกันบนดาวเคราะห์ดวงอื่นเช่นดาวอังคารก็ได้ จะต้องมีการวางโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมดเนื่องจากความยากลำบากในการตรวจสอบพวกเขา โลก. “ฉันคิดว่าเรากำลังวางแผนที่จะทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับการจัดการการจราจรในอวกาศรอบดาวอังคาร” เขากล่าว)

อย่างไรก็ตาม ในตอนนี้ ทีมงานจะมีความสุขหากการพิสูจน์แนวคิดนี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของมันในฐานะเครื่องมือในการสนับสนุนผลประโยชน์ด้านอวกาศของเราอย่างต่อเนื่อง และฟื้นคืนความหลงใหลในดวงจันทร์อีกครั้ง

“เป้าหมายของเราคือการทำให้สิ่งนี้เติบโตและแสดงให้เห็นว่าบางสิ่งเช่นนี้สามารถรักษาไว้และมีประโยชน์ได้” Reddy กล่าว “จากนั้นเราจะส่งต่อไปยังผู้ที่มีความรับผิดชอบอย่างแท้จริงในการรักษาสิ่งนี้ต่อไป”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• วัตถุขนาดเท่ารถยนต์เกยตื้นบนชายหาดอาจเป็นขยะอวกาศ
• ชมแผงโซลาร์เซลล์ใหม่ของ NASA บนสถานีอวกาศ
• NASA ทำการทดสอบที่สำคัญสำหรับจรวดดวงจันทร์ Artemis V
• ในที่สุด Blue Origin ของ Jeff Bezos ก็ได้รับสัญญาพระจันทร์อันเป็นเจ้าข้าวเจ้าของ
• ภารกิจล้างขยะอวกาศช่วยให้การเดินทางสู่อวกาศปลอดภัย