Стартап із відстеження космосу використовує радар для спостереження за тисячами супутників

Наприкінці січня два супутники, які десятиліттями безпечно оберталися навколо Землі ледь не зіткнулися один з одним. Якби вони це зробили, на швидкості 14 кілометрів на секунду обидва були б миттєво стерті.

Це те, що люди, які працюють у космічній промисловості, називають «катастрофічним зіткненням». Катастрофа, як виявилося, не є закінченням терміну дії самих двох супутників. Катастрофічна частина стосується того, що станеться далі. Два колишні супутники стали б небесними дробовиками, хмарами дрібних уламків. Спочатку вони слідували своїм початковим орбітам. Проте протягом наступних кількох місяців обидва розсіялися б, утворивши навколо Землі тонку оболонку з уламків. Будь-хто, хто проходить крізь цю оболонку в будь-який момент протягом наступних кількох століть, будь то інший супутник чи пілотований космічний корабель прямував до Місяця або Марса, зіткнувся б із підвищеним ризиком зіткнення з одним із крихітних, потенційно смертельних, високошвидкісних фрагменти.

На щастя, цього не сталося. Два супутники пролетіли один повз одного на відстані всього 40 футів, що еквівалентно меншій половині баскетбольного майданчика. На цей раз нам пощастило.

Але те, що мало не вдалося, підкреслює щось важливе. Ніхто з нас не дуже усвідомлює події, які відбуваються на висоті приблизно 560 миль над нашими головами. Незважаючи на (справедливе) відновлення занепокоєння щодо впливу людства на наше земне середовище, ми не обов’язково збережемо той самий страх перед тим, що ми робимо з навколишнім середовищем, навіть у таких близьких місцях, як низька Земля Орбіта. У певному сенсі це Дикий Захід нерегульованої діяльності. І мало людей звертають увагу.

На щастя, подзвонив стартап з космічної картографії Кремнієвої долини LeoLabs є. Саме вони били на сполох щодо недавнього супутникового гоління. І вони сподіваються революціонізувати спосіб відстеження супутників та інших об’єктів у космосі. Це не може статися досить скоро!

Контроль космічного руху

Щодня близько 15 000 людей у ​​Сполучених Штатах прокидаються і йдуть працювати федеральними диспетчерами повітряного руху, дуже зосереджені на шматку повітряного простору, щоб переконатися, що кожен літак у повітряному просторі США залишається належним чином відокремленим один від одного в небо. У великому аеропорту може одночасно чергувати більше 50 диспетчерів. У центрі управління повітряним рухом це число обчислюється сотнями.

Скільки людей, для порівняння, стежить за космічним рухом? Ймовірно, менше, ніж ви очікували. «До нас ніхто не спостерігав за зіткненнями покинутих супутників», Ден Сеперлі, – розповів Digital Trends генеральний директор LeoLabs.

На перший погляд управління космічним трафіком схоже на ту роботу, яку Тоні Сопрано міг би організувати для свого племінника, і потребує трохи більше, ніж отримувати звичайну зарплату за мінімальну роботу. Я маю на увазі, хто чув про рух у космосі? Як виявилося, космічний рух є більшою проблемою, ніж більшість із нас може собі уявити. Сеперлі любить показувати людям образ, коли розповідає про те, чим він заробляє на життя. На перший погляд це виглядає як зображення вірусу під мікроскопом, темна сфера, покрита крихітними зеленими точками. По суті, це візуалізація, що зображує останні 24 години на низькій навколоземній орбіті разом із усіма об’єктами, які зараз обертаються навколо нашої планети. «Це вражає в якийсь страшний спосіб», — сказав він.

Зараз на низькій навколоземній орбіті знаходиться близько 14 000 об'єктів розміром понад 10 сантиметрів. Близько 1400 із них є діючими супутниками. Інші являють собою суміш занедбаних супутників, старих корпусів ракет і різноманітних уламків космічного сміття, які ніхто не зміг і не захотів видалити. Десять сантиметрів, приблизно чотири дюйми, можуть здатися не дуже великими. Але з огляду на швидкість, з якою вони рухаються, у кілька разів більшу за швидкість кулі, випущеної з гвинтівки, досить легко спричинити катастрофічне зіткнення будь-чого, з чим воно стикається.

Ідучи в ногу з попитом

LeoLabs надає цілодобовий моніторинг того, що відбувається в небі. Працюють дві основні технології. Перший – це зростаюча мережа наземних радарів (наразі три, ще три заплановано на наступні два роки). Ці радари космічного спостереження, розташовані на Алясці, Техасі та Новій Зеландії, обстежують небо, виявляючи будь-який об’єкт, який пролітає над головою на низькій навколоземній орбіті. Радари з фазованою решіткою LeoLabs здатні швидко перемикатися з одного супутника на інший так часто, як кожну мілісекунду, якщо вони цього захочуть. У дедалі більшому переповненому небі це є необхідністю.

До появи LeoLabs єдиними людьми, які створювали подібні радари, були гігантські оборонні агентства або космічні організації. Однак Сеперлі зазначає, що в міру того, як на орбіту запускається все більше і більше супутників, пропозиція цих радарів просто відстає від попиту.

«З огляду на кількість нового трафіку, який надходить в Інтернет, створення одного нового радара на десятиліття просто не встигає за всім, що відбувається в космосі», – сказав він. «Ми використовуємо іншу модель, мчимося вперед якомога швидше».

Другою основною технологією LeoLabs є програмне забезпечення. «У нас є платформа, яка аналізує ці дані та надсилає інформацію у вигляді сповіщень», — пояснив він. «Якщо вам потрібно знати про свій супутник, ми можемо точно сказати вам, де він знаходиться, де він буде наступного тижня та чи зіткнеться він із будь-якими ризикованими ситуаціями за цей час».

Картографування небес

Сеперлі познайомився зі своїми двома співзасновниками LeoLabs на їхній попередній роботі в SRI International, легендарній дослідницькій лабораторії в Сан-Франциско, яка допомогла створити першу комп’ютерну мишу та голосового помічника Siri. Ceperley працював там вісім років, виконуючи фінансоване урядом дослідження щодо того, як можна краще відслідковувати супутники. У рамках своєї роботи він регулярно звертався до приватних компаній з проханням про допомогу у відстеженні їхніх супутників.

Однак ідея того, що стало LeoLabs, почала розвиватися лише після його зустрічі з колегами-інженерами SRI Майком Ніколлом і Джоном Буонокором.

«Виявилося, що [вони] працювали в коридорі», — згадує Сеперлі. «Вони вивчали Aurora Borealis, північне сяйво. Вони витратили близько 20 років на проектування та створення радарів для цього. Одного разу вони викликали мене в коридор і сказали: «Ми чули, що вам потрібні супутникові дані». Давайте покажемо вам, що ми збираємо».

Пара передала Кеперлі зображення, яке було схоже на вікно, всіяне краплями дощу. Він запитав, що це таке. Ніколлс і Буонокор сказали йому, що кожна з похилих рис на зображенні — це супутник або шматок космічного сміття, який перетинає поле, яке вони хотіли спостерігати. Супутники настільки псували свої спостереження, що вони витратили останні два роки на розробку програмного забезпечення для розпізнавання та цифрового видалення їх зі своїх даних. Цеперлі був вражений.

«Ваше сміття може бути чиїмось скарбом», — сказав він їм.

Супутникове відстеження як послуга

Компанія LeoLabs була офіційно створена в 2015 році. Це стало миттєвим успіхом у галузі, залучивши на сьогодні 17 мільйонів доларів інвестицій. Компанія надає свої послуги за передплатою. Люди можуть заплатити за доступ до його результатів — і отримати попередження, коли існує ризик можливого зіткнення. (Ні, неможливо змусити супутник повернути ліворуч або праворуч, щоб уникнути зіткнень. Але ви можете змінювати швидкість так, як дві машини можуть скоординуватися, щоб проїхати через перехрестя.)

Наразі LeoLabs залучила клієнтів у сферах оборони, страхування та регулювання. Але найбільша нова аудиторія — це власники приватних супутників. Останніми роками ця демографічна група різко з’явилася на сцені з напливом усього, від дрібних стартапи, що запускають окремі CubeSats до таких гігантів, як SpaceX, які стріляють у справжні армії супутників орбіта.

Поряд із бізнес-моделлю «супутникове відстеження як послуга», одним із способів впровадження інновацій LeoLabs є пошук способів відстеження все менших об’єктів у космосі. Його останній новий радар, космічний радар Kiwi у Новій Зеландії, запрацював наприкінці 2019 року. Це вперше дозволяє LeoLabs відстежувати орбітальні об’єкти розміром до двох сантиметрів. Коли ви розширюєте параметри, спостерігаючи за об’єктами до цього розміру, загальна кількість орбітальних об’єктів збільшується з 14 000 до величезних 250 000. Навіть на відстані двох сантиметрів ці об’єкти, які раніше не відстежували, здатні розбити будь-який супутник, з яким вони зіткнуться.

«Коли ми будемо відстежувати [такі] дрібниці, ми можемо бачити 20 майже промахів на тиждень», — сказав Сеперлі.

Є ще над чим попрацювати. Розгортання радіолокаційної мережі збільшить можливості прогнозування LeoLabs. Але компанія також сподівається підвищити обізнаність про проблему космічного руху. Подібно до астрономів, які починають бити на сполох через величезну кількість супутників, які запускаються в космос, LeoLabs хоче поінформувати громадськість — і законодавців — про сферу, яка все ще перебуває в зародковому стані, коли йдеться про правила та нормативні акти.

«На даний момент дійсно немає точного визначення того, що означає безпека в космосі», — сказав Сеперлі. «Я думаю, що важливою причиною цього є те, що не було так багато даних про те, яка небезпечна ситуація в космосі. Це принципово те, що ми вирішили вирішити. Маючи досвід роботи з радарами та програмним забезпеченням, ми знали, що можемо створити великий набір даних і канал даних, що показує ситуацію в космосі. Потім це можна використовувати, щоб допомогти визначити, що є безпечним, і виділити те, що ні».

Рекомендації редакції

• Встановлено новий космічний рекорд для екіпажу на навколоземній орбіті
• Великий супутник NASA падає на Землю після десятиліть перебування на орбіті
• Орбітальний апарат Mars Express передав дані семи різних марсіанських місій
• Як спостерігати за другою спробою стартапа Firefly Aerospace вийти на орбіту
• Подивіться, як цей американський супутник-розвідник запускає на орбіту конкурент SpaceX