Навіщо Місяцю потрібна система контролю космічного руху

«Чудове спустошення».

Ці слова використав Базз Олдрін, щоб описати величезну порожнечу місячного ландшафту до того, як уперше ступив на його поверхню в липні 1969 року. Але що, якби Місяць — або, точніше, його орбіта — не була такою безлюдною? Що, якби це було більше схоже, скажімо, на затор, що відбувається в Лос-Анджелесі в годину пік? А якщо справді?

Враховуючи, що загалом 12 людей ходили поверхнею Місяця в історії людства, це може здатися великою гіпотетикою. Однак також викликає занепокоєння те, що дослідники з Університету Арізони, університету, який допомогли відобразити поверхню Місяця для відомої місії Олдріна «Аполлон-11», наразі дають багато думка.

Їх план, для якого університет нещодавно отримав 7,5 мільйона доларів США від Науково-повітряних сил США Управління космічних апаратів лабораторії – закликає створити, по суті, перше в світі управління повітряним рухом на Місяці система. Призначений для того, щоб стежити за космічним рухом у наразі невідстежуваній області між нашою планетою та Місяцем, він допоможе уникнути місячних заторів і, можливо, навіть смертельних зіткнень.

І це настане раніше, ніж ви думаєте, місія на Місяць поблизу вас.

Як викинутий автомобіль у космосі

Вчений NASA Дон Кесслер у 1978 році вперше вказав на небезпеку, яку становить надзвичайно висока щільність об’єкти, які обертаються на низькій навколоземній орбіті, і те, як вони можуть викликати каскадну ланцюгову реакцію можливих зіткнення. (Дивіться початок фільму 2013 року Сила тяжіння щоб побачити, наскільки це може бути руйнівним.)

Сьогодні відстежується близько 23 000 частинок космічного сміття, які летять навколо Землі зі швидкістю приблизно 27 500 миль на годину. З них лише 3500 є активними корисними навантаженнями, тоді як решта – від мертвих ядер супутників до викинутих частин ракети – є неактивними, але все ще потенційно небезпечними уламками.

«Уявімо, що після винаходу автомобіля ви берете машину з заводу і заправляєте її, потім [їдете на ній, доки в ній не закінчиться бензин], кидаєте її та берете нову машину», Вішну Редді, доцент місячно-планетарної лабораторії університету Арізони, сказав Digital Trends. «Це те, що ми робили в космосі. Кожного разу, коли в космічного корабля закінчується паливо — а це може бути ідеально робочий космічний корабель — ви кидаєте його та запускаєте новий корисний вантаж. [З часом] речі накопичуються».

Проблема, за його словами, полягає у видимості: як буквальному, так і переносному. «Космос — це нерозв’язна проблема, — пояснив Редді. «Це не схоже на екологічну катастрофу, чи не так? Ви знаєте, є розлив нафти, ви бачите пеліканів, покритих нафтою, що викликає вісцеральну реакцію. Ви кому завгодно показуєте крапку на небі, і більшості людей це не хвилює. Це таке, навіщо мені це хвилюватися — поки мобільний телефон не перестане працювати, або GPS перестане працювати, або футбол перестане грати на телевізорі. Саме тоді люди реагують».

Сміття, що забруднює місячну орбіту

У той час як орбітальний космічний сміття має привернув трохи уваги, проблема місячного космічного сміття в основному не розкрита. Це тому, що принаймні зараз це не проблема.

За власним визнанням Редді, канал місячної орбіти наразі все ще відносно ясний. Порівняно з тисячами каталогізованих об’єктів, які обертаються навколо Землі, навколо Місяця обертається лише кілька десятків корисних вантажів. З невеликої кількості супутників на місячній орбіті, єдині помітні (можливо, єдині цілком) Місячний розвідувальний орбітальний апарат NASA, два космічні кораблі Artemis (P1 і P2) і китайський Chang'e 5-Т1. Це менший затор, ніж еквівалент поміченого іншого автомобіля під час багатогодинної їзди сільською місцевістю Вайомінгу.

Але те, що сьогодні Вайомінг, не означає, що завтра це не автострада Лос-Анджелеса. Або, щоб уникнути перебільшення, принаймні трохи зайнятіша, ніж зараз.

«Ми провели початкове дослідження Місяця в [1960-х роках], — сказав Редді. «Потім був спокійний період посередині, протягом останніх 50 років або близько того. Але зараз відновився інтерес до дослідження Місяця. Протягом наступних восьми років ми очікуємо до 50 корисних вантажів, які відправляться на Місяць. Ми хочемо уникнути ситуації, яка має місце на Землі навколо Місяця, а також на місячній орбіті».

Це також може виявитися руйнівним для супутників і потенційно небезпечним для космічних польотів – як з екіпажем, так і без екіпажу.

Ідея проактивного підходу до управління повітряним рухом, звичайно, не нова. Це саме те, що сталося з традиційним наземним управлінням повітряним рухом. Перші серйозні спроби розробити правила моніторингу та управління повітряним рухом були зроблені в 1922 році, через кілька років після першої Міжнародної повітряної конвенції 1919 року. Перша людина, яка офіційно могла називати себе професійним авіадиспетчером, Арчі Ліг зі Сент-Луїса, штат Міссурі, почав працювати в 1929 році. Незважаючи на те, що в той час авіаперевезення почали розвиватися (каламбур напівцільовий), вони були в зародковому стані порівняно з тим, чим вони стануть. с 173 000 пасажирів польоти в США в 1929 році в порівнянні з 926 мільйонів пасажирів перевезений у 2019 році, небо не було переповненим. Тим не менш, вважалося, що рішення потрібне – навіть якщо воно ймовірно базуватиметься на прогнозованому зростанні.

«Я зі світу стеження за астероїдами»

Як кажуть, перший крок у вирішенні будь-якої проблеми – це усвідомити, що проблема існує. Однак, коли справа доходить до вирішення проблеми такої складності, визнання проблеми є далеко не найбільшою перешкодою. На щастя, принаймні спочатку, Редді сказав, що багато сучасних технологій, які використовуються для відстеження об’єктів із Землі, можуть бути використані для відстеження місячних орбіт.

Редді та його студенти з Місячно-планетарної лабораторії використовують спеціальні датчики в університетській дослідницькій установі Biosphere 2, щоб охарактеризувати цисюнні об’єкти. Цей набір обладнання включає кілька телескопів, призначених для вивчення космічної сфери, включно з телескопом, створеним групою студентів-інженерів Університету Арізони.

«Багато чого можна зробити за допомогою [наземних оптичних телескопів], які ми вже маємо для виконання геостаціонарних завдань», — сказав Редді. «Просто вони тьмяніші, тож потрібно довго експонувати зображення й робити глибший знімок».

Він зауважив, що його власне минуле «переважно займається захистом планети». «Я зі світу стеження за астероїдами, тому багато інструментів, які ми застосовуємо для вирішення цієї конкретної проблеми, покладаються на засоби та технології планетарного захисту», — сказав він пояснив. «Спільнота астероїдів протягом десятиліть відстежує дуже маленькі об’єкти, розташовані далеко від Землі. Ми використовуємо багато програмного забезпечення та методів [для цього проекту]».

Я хочу бути місячною моделлю

Кінцева мета цього проекту — і він уже далеко просунувся, ніж ви могли б подумати — побудувати модель, яка точно показує кожен об’єкт, що обертається навколо Місяця. Потім він виділить можливі зв’язки (химерний просторовий термін для збоїв) між цими об’єктами та активними корисними навантаженнями. Редді сказав, що цей інструмент використовуватиметься цього року Запуск Артеміди 1, дебют надважкої ракети-носія NASA з метою відправлення космічного корабля Orion без екіпажу на ретроградну орбіту Місяця.

Дослідники також нададуть свою модель приватним космічним компаніям. «Якщо виробник прийде до нас і скаже: «Гей, ми виконуємо цю місію на Місяць, чи можете ви перевірити наявність з’єднань?» Так, звичайно», — сказав Редді. «Це послуга, яку ми надамо. Ми хочемо уникнути утворення сміття. Для нас більше роботи, щоб відстежувати багато речей. Не те, щоб ми ліниві, але якщо ми зможемо цього уникнути і зберегти [місячну орбіту] чистою, це буде краще для всіх нас».

Хороше питання полягає в тому, наскільки потужною буде така система контролю космічного руху, як ця. Скажімо, заради аргументу, що китайський супутник становить можливу загрозу існуванню Американський космічний запуск – або, коли цей повітряний простір стане більш населеним, два кораблі ризикують можливим зіткнення. Хто стане тим, хто претендує на право проходу в можливій інопланетній грі курчат? Складне запитання. «Я не думаю, що у нас є якісь можливості для забезпечення виконання», — сказав Редді. «Це більше академічна вправа [зараз]».

Іншим майбутнім викликом, який ще належить розкрити, може стати запуск реальних космічних місій для розгортання додаткові орбітальні засоби, які можуть допомогти контролювати області, невидимі з Землі, наприклад об’єкти, приховані позаду місяць. (Хто знає: це навіть може стати пробним запуском подібних ініціатив на інших планетах, таких як Марс, який вимагатиме створення абсолютно нової інфраструктури через складність їх моніторингу земля. «Я думаю, що ми вже плануємо щось зробити щодо управління космічним рухом навколо Марса», — сказав він.)

Наразі команда буде щаслива, якщо цей доказ концепції продемонструє свою цінність як інструмента для підтримки наших незмінних космічних інтересів – і відродження захоплення Місяцем.

«Наша мета — розвинути це й продемонструвати, що щось подібне можна підтримувати й бути корисним», — сказав Редді. «Тоді ми передамо це людям, які несуть справжню відповідальність за те, щоб це продовжувалося».

Рекомендації редакції

• Об’єкт розміром з автомобіль, викинутий на пляж, може бути космічним сміттям
• Дивіться, як нова сонячна батарея NASA розгортається на космічній станції
• NASA проводить критичні випробування місячної ракети Artemis V
• Blue Origin Джеффа Безоса нарешті отримує бажаний місячний контракт
• Місія з очищення космічного сміття забезпечує політ у космос