211service.com
Numatyti susidūrimai tarp erdvėlaivių ir kosminių šiukšlių
Rugsėjo mėnesį nuo 19 metų senumo neveikiančio NASA palydovo 330 mylių aukštyje danguje atskilo nuolaužų gabalas. Jungtinių Valstijų kosmoso stebėjimo tinklas (SSN), atsakingas už daugiau nei 22 000 orbitoje esančių palydovų ir kitų objektų stebėjimą, aptiko įvykį, nubraižė fragmento orbitos kelią ir nustatė, kad jis skrieja į Tarptautinę kosminę stotį (TKS). ). Jei jis patektų į 100 milijardų dolerių vertės laboratoriją, šiukšlės gali pridaryti katastrofiškos žalos. Gavusi įspėjimą NASA nusprendė manevruoti erdvėlaivį iš nuolaužų kelio – šią užduotį ji dabar atlieka maždaug du kartus per metus. Pasak jo, tokio susidūrimo grėsmė per pastaruosius dvejus metus išaugo daugiau nei dvigubai Nikolajus L. Džonsonas , NASA vyriausiasis orbitinių šiukšlių mokslininkas.
Netvarkinga erdvė: Šis kompiuteriu sukurtas vaizdas rodo didžiulį žmogaus sukurto šlamšto kiekį orbitoje.
Dabar Žemėje sukasi daugiau nei pusė milijono marmuro dydžio ar didesnių žmogaus sukurtų objektų, o 15 000 iš jų yra didesni už kumštį. Šios orbitos šiukšlės arba kosminis šiukšlės apima neaktyvius palydovus, panaudotus raketų kūnus, medžiagas iš kietųjų raketų variklių, susidūrimo fragmentus ir misijos atliekas. Dauguma veikiančių erdvėlaivių naudoja apsauginį ekraną, kad sumažintų objektų, kurių skersmuo mažesnis nei vieno centimetro, poveikį. Tačiau kadangi didesnieji skrieja aplink Žemę penkių mylių per sekundę greičiu, bet kuris iš jų gali sunaikinti bet kurį palydovą, su kuriuo susidūrė. Padėtis kelia pavojų 160 milijardų dolerių vertės palydovinių paslaugų pramonei, kuri atlieka svarbų vaidmenį tarptautiniams telefono skambučiams, televizijos laidoms, klimato ir oro duomenims bei kariniam stebėjimui.
Žemę skriejančių, didesnių nei 10 centimetrų nuolaužų objektų skaičiaus augimo tempas.
Autorius: NASA
Siekdama suprasti, kaip vystysis tokios grėsmės, ir numatyti kosmoso šiukšlių kelius, kad būtų galima išvengti susidūrimų, NASA sukūrė vieną iš sudėtingiausių pasaulyje nuspėjimo modelių. Skambino Legenda (žemos žemės iki geosinchroninės aplinkos šiukšlėms) trimatis modelis imituoja visų stebimų kosminių objektų maršrutus ir netgi veiksnius, atsirandančius dėl būsimų avarijų naujų šiukšlių. Siekiant atsižvelgti į neapibrėžtumą ir atsitiktinumą, naudojant Monte Karlo metodą, algoritmų rinkinį, galintį apskaičiuoti rizikos veiksnius sudėtingoje aplinkoje, sukuriami šimtai scenarijų. Naudodami Legend, NASA mokslininkai naudoja kelių modeliavimų vidurkį, kad įvertintų objektų, kurie susidurs, skaičių, dydį ir tipą ir apytiksliai, kaip dažnai. Skirtingai nuo modelių, kuriuos naudoja JAV strateginės vadovybės jungtinis kosmoso operacijų centras , kuri aptinka ir seka didelius objektus ir kasdien tikrina aktyvius palydovus dėl galimų susidūrimų per 72 valandas, Legend apima mažesnius fragmentus ir žvelgia į toli į ateitį.
Nuo 2004 m. naudojamas NASA modelis nuolat tiekiamas duomenimis, surinktais iš antžeminių bandymų ir orbitoje suirusių erdvėlaivių rezultatų; iš teleskopų ir radarų, žiūrinčių į dangų; ir iš krateriais pažymėtų erdvėlaivių paviršių, grįžusių į Žemę, analizės. Tai reiškia, kad nauji modeliai turi būti vykdomi nuolat. Legenda leidžia mokslininkams apskaičiuoti konkretaus lūžio ar susidūrimo pasekmes ir padeda įspėti kosminės stoties vadovus, kad jos kelyje gali būti nuolaužų. Modelis taip pat pataria greitai paleisti vietovių palydovus, kurių reikia vengti, ir vadovaus mokslininkams, kai jie pirmą kartą bandys sukurti ir paleisti šiukšlių šalinimo technologiją.
Kosmoso prognozės: Šioje diagramoje parodytas bendras susidūrimų tarp 10 centimetrų ir didesnių objektų skaičius. Kreivės nuolydis, prasidėjęs 2009 m., pagrįstas Legend modelio prognoze apie 0,14 susidūrimų per metus tarp kataloguojamų objektų. Tikrieji susidūrimai įvyko 1991 m., 2005 m. ir 2009 m. (Sumodeliuoti trys scenarijai: BAU = įprastas verslas; PMD = pašalinimas po misijos; NFL = jokių būsimų paleidimų)
Praėjusiais metais vykusioje pirmoje orbitinių šiukšlių pašalinimo konferencijoje J.C. Liou, NASA pagrindinis mokslininkas Legend, sakė, kad modelis numatė 178 susidūrimus per ateinančius 200 metų, iš kurių 83 bus katastrofiški žemoje Žemės orbitoje. Susidūrimų tikimasi vidutiniškai kartą per penkerius metus. Paskutinė avarija įvyko 2009 m. vasarį, kai veikiantis telekomunikacijų palydovas „Iridium“ daugiau nei 15 000 mylių per valandą greičiu rėžėsi į išjungtą Rusijos „Cosmos“ palydovą. Susidūrimas buvo pirmasis, sunaikinęs aktyvų palydovą, ir susidarė daugiau nei 2000 naujų sekamų šiukšlių. Dėl šio įvykio pasikeitė politika, kuri galiojo nuo NASA įkūrimo daugiau nei prieš 50 metų. Pagal Didžiojo dangaus teoriją kosmoso šiukšlės nebuvo laikomos didele grėsme, nes erdvė yra tokia didžiulė. Didžiojo dangaus teorija nebėra perspektyvi kosminių operacijų koncepcija, sako Kalifornijos Vandenbergo oro pajėgų bazės Jungtinio kosminių operacijų centro direktorius Chrisas Mossas. Mossas pabrėžia, kad palydovai dabar koncentruojami į konkrečias orbitas. Tai nebėra trivialu, kad bet kurie du objektai gali susidurti. Mes rimtai žiūrime į problemą ir išleidžiame savo išteklius jos sprendimo būdams.
Tai bauginanti užduotis, ypač dėl to, kad mažesnių kosminio šlamšto dalių neįmanoma lengvai atsekti nuo žemės. Dabar įžengiame į laiką, kai orbitos šiukšlių aplinką vis labiau valdys atsitiktiniai susidūrimai, sakoma Donaldas Kesleris , konsultantas, iš NASA pasitraukęs prieš 14 metų. 1978 m., būdamas jaunas NASA astrofizikas, Kessleris numatė, kad iki 2000 m. atsitiktinių susidūrimų žemoje orbitoje fragmentai taps reikšmingu mažų šiukšlių šaltiniu, o tai padidins dar daugiau susidūrimų tikimybę. Jo orientyras popierius Dirbtinių palydovų susidūrimo dažnis: šiukšlių juostos sukūrimas paskatino NASA sukurti Orbital Debris Program Office , kur jis 17 metų praleido kaip pagrindinis orbitinių šiukšlių tyrimų mokslininkas. Per tą laiką jo numatytas scenarijus tapo žinomas kaip Kesslerio sindromas .
Kesleris neseniai paskelbė naują straipsnį patikrino, ar jo 1978 m. prognozės buvo maždaug teisingos, ir palygino jas su šių dienų kosmoso aplinka. Jo išvada: susiduriame su rimta problema. Jei išlaikytume esamą orbitoje skriejančių erdvėlaivių populiaciją nepridėdami nieko daugiau, vien atsitiktinių susidūrimų pasekmės nuolaužų susidarytų greičiau nei atmosferos pasipriešinimas galėtų išvalyti žemąją Žemės orbitą, sako jis. Jo rekomendacija: laikas pradėti aktyviai šalinti didžiausius šiukšlių objektus iš dangaus. „Legend“ modelis rodo, kad net jei sėkmingai išvengtume susidūrimo su visais veikiančiais erdvėlaiviais, jis teigia, kad tai mažai ką pakeistų, nes yra tiek daug šiukšlių, kurios negali manevruoti.
Modelio žinutė pagaliau pasiekiama. Savo 2010 m. nacionalinėje kosmoso politikoje prezidentas Obama nurodė NASA ir Gynybos departamentui išvalyti erdvę ir pateikė chartiją atlikti tyrimus, kaip tai padaryti. Ištaisymas yra kitas žingsnis, sako Johnsonas. Tikimasi, kad pradinis erdvės valymo finansavimas bus skirtas 2011 m.