چرا ماه به سیستم کنترل ترافیک فضایی نیاز دارد؟

"ویرانی باشکوه."

اینها کلماتی بود که باز آلدرین برای توصیف خلأ وسیع منظره ماه قبل از قدم گذاشتن به سطح آن برای اولین بار در ژوئیه 1969 استفاده کرد. همه؟ اگر بیشتر شبیه به ترافیک شلوغ یک ساعت شلوغی در لس آنجلس باشد، چه می‌شد؟ اگر واقعا؟

با توجه به اینکه مجموعاً 12 نفر در تاریخ بشر روی سطح ماه قدم گذاشته اند، ممکن است این یک فرضیه بزرگ به نظر برسد. با این حال، این نیز یک تصور نگران‌کننده است که محققان دانشگاه آریزونا، دانشگاهی که به نقشه‌برداری از سطح ماه برای مأموریت معروف آپولو ۱۱ آلدرین کمک کرد، در حال حاضر فکر زیادی می‌کنند.

طرح آنها – که دانشگاه اخیراً برای آن بودجه 7.5 میلیون دلاری از اداره وسایل نقلیه فضایی آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی دریافت کرده است – در اصل اولین سیستم کنترل ترافیک هوایی قمری در جهان است. در نظر گرفته شده برای نظارت بر ترافیک فضایی در منطقه سیسکوری که در حال حاضر بین سیاره ما و ماه ردیابی نشده است، به جلوگیری از ترافیک ماه – و شاید حتی از برخوردهای مرگبار کمک می کند.

و زودتر از چیزی که فکرش را می کنید به یک ماموریت ماه نزدیک شما می رسد.

مثل یک ماشین دور ریخته شده در فضا

این دانشمند ناسا دان کسلر بود که در سال 1978 برای اولین بار به خطر ناشی از چگالی بسیار بالای اجسامی که در مدار پایین زمین در گردش هستند و روشی که اینها می توانند یک واکنش زنجیره ای آبشاری از برخوردهای احتمالی را ایجاد کنند اشاره کرد. ( شروع فیلم Gravity را در سال 2013 تماشا کنید تا ببینید چقدر می تواند ویرانگر باشد.)

امروزه حدود 23000 زباله فضایی در حال چرخش در اطراف زمین با سرعت 17500 مایل در ساعت ردیابی می شوند. از این تعداد، فقط 3500 محموله فعال هستند، در حالی که مابقی – همه چیز از هسته های ماهواره ای مرده تا قطعات دور ریخته شده موشک – غیرفعال هستند، اما همچنان بالقوه خطرناک هستند.

ویشنو ردی : «بیایید تصور کنیم که از زمان اختراع خودرو، ماشین را از کارخانه برمی‌دارید و در آن بنزین می‌گذارید، سپس [با آن رانندگی می‌کنید تا بنزین تمام شود]، آن را رها می‌کنید و یک ماشین جدید برمی‌دارید. استادیار در آزمایشگاه قمری و سیاره ای دانشگاه آریزونا به Digital Trends گفت. این کاری است که ما در فضا انجام داده ایم. هر بار که سوخت یک فضاپیما تمام می شود – و ممکن است یک فضاپیما کاملاً کار کند – آن را رها می کنید و محموله جدیدی را پرتاب می کنید. [به مرور زمان] چیزها انباشته می شوند.»

او گفت که مشکل از دید است: هم به معنای واقعی و هم مجازی. ردی توضیح داد: «فضا به نوعی مشکل حل نشدنی است. "این مانند یک فاجعه زیست محیطی نیست، درست است؟ می دانید، یک نشت نفت وجود دارد، پلیکان ها را می بینید که با روغن پوشیده شده اند، که باعث واکنش احشایی می شود. شما یک نقطه در آسمان را به هر کسی نشان می دهید و بیشتر مردم اهمیتی نمی دهند. مثل این است که چرا باید اهمیت بدهم – تا زمانی که تلفن همراه از کار بیفتد یا GPS از کار بیفتد یا فوتبال در تلویزیون متوقف شود. آن وقت است که مردم واکنش نشان می دهند.»

زباله های آلوده کننده مدار ماه

در حالی که زباله های فضایی در مدار زمین کمی مورد توجه قرار گرفته است، مشکل زباله های فضایی ماه تا حد زیادی کشف شده است. این به این دلیل است که، حداقل در حال حاضر، این یک مشکل نیست.

با اعتراف خود ردی، کانال مدار ماه در حال حاضر هنوز نسبتاً واضح است. در مقایسه با هزاران جرم فهرست‌بندی شده‌ای که به دور زمین می‌چرخند، تنها چند ده بار محموله‌ای وجود دارد که به دور ماه می‌چرخند. از تعداد انگشت شماری از ماهواره ها در مدار ماه، تنها قابل توجه (احتمالاً تنها آنها به طور کامل) شامل مدارگرد شناسایی ماه ناسا، دو فضاپیمای آرتمیس (P1 و P2) و Chang'e 5-T1 چین است. این ازدحام کمتری نسبت به مشاهده خودروی دیگر در طی یک رانندگی چند ساعته در روستایی وایومینگ است.

اما فقط به این دلیل که امروز وایومینگ است به این معنی نیست که فردا آزادراه لس آنجلس نیست. یا، برای جلوگیری از اغراق، حداقل کمی شلوغ تر از آنچه در حال حاضر است.

ردی گفت: "ما اکتشاف اولیه ماه را در دهه 1960 داشتیم." پس از آن یک دوره آرام در میانه، برای 50 سال گذشته یا بیشتر وجود داشت. اما اکنون علاقه مجددی به اکتشاف ماه وجود دارد. طی هشت سال آینده، ما انتظار داریم تا 50 محموله به ماه برود. ما می‌خواهیم از وضعیتی که در زمین داریم در اطراف ماه، در مدار ماه نیز اجتناب کنیم.»

این همچنین می‌تواند برای ماهواره‌ها مخرب باشد و برای مأموریت‌های پرواز فضایی بالقوه خطرناک باشد – چه خدمه و چه بدون خدمه.

البته ایده اتخاذ رویکردی فعالانه برای کنترل ترافیک هوایی جدید نیست. این دقیقا همان چیزی است که در مورد کنترل ترافیک هوایی سنتی و زمینی رخ داد. اولین تلاش جدی برای ایجاد قوانینی برای نظارت و کنترل ترافیک هوایی در سال 1922، چندین سال پس از افتتاحیه کنوانسیون بین المللی هوایی در سال 1919 انجام شد. اولین کسی که رسما می توانست خود را به عنوان یک کنترل کننده ترافیک هوایی حرفه ای معرفی کند، آرچی لیگ از سنت. لوئیس، میسوری، کار خود را در سال 1929 آغاز کرد. اگرچه سفرهای هوایی در آن زمان شروع به شروع به کار کرد (نیمه جناسی) در آن زمان، در مقایسه با آنچه که تبدیل می شد، در مراحل ابتدایی خود بود. با 173000 مسافر در ایالات متحده در سال 1929، در مقایسه با 926 میلیون مسافر در سال 2019، آسمان دقیقاً شلوغ نبود. با این وجود، تصور می شد که راه حلی مورد نیاز است – حتی اگر احتمالاً بر اساس رشد پیش بینی شده باشد.

"من از دنیای ردیابی سیارک آمده ام"

همانطور که گفته می شود، اولین گام در حل هر مشکلی این است که ابتدا تشخیص دهید که یک مشکل وجود دارد. با این حال، وقتی نوبت به حل مشکلی با این پیچیدگی می رسد، اعتراف به این مشکل از بزرگترین مانع دور است. خوشبختانه، حداقل در ابتدا، ردی گفت که بسیاری از فناوری‌های فعلی که برای ردیابی اجرام از زمین استفاده می‌شوند، می‌توانند برای ردیابی مدارهای ماه استفاده شوند.

ردی و دانش‌آموزانش در آزمایشگاه قمری و سیاره‌ای از حسگرهای اختصاصی در مرکز تحقیقاتی Biosphere 2 دانشگاه برای توصیف اجرام سیسل ماه استفاده می‌کنند. این مجموعه تجهیزات شامل تلسکوپ های متعددی است که به آگاهی از حوزه فضایی اختصاص داده شده اند، از جمله تلسکوپی که توسط گروهی از دانشجویان مهندسی دانشگاه آریزونا ساخته شده است.

ردی گفت: «بسیاری از آن‌ها را می‌توان با [تلسکوپ‌های نوری زمینی] که قبلاً برای انجام کارهای زمین‌ایستایی در اختیار داریم، انجام داد. "فقط کم‌نورتر هستند، بنابراین باید تصویر را برای مدت طولانی در معرض دید قرار دهید و عکسی عمیق‌تر بگیرید."

او خاطرنشان کرد که پیشینه خود او "در درجه اول دفاع سیاره ای" است. او توضیح داد: «من از دنیای ردیابی سیارک آمده‌ام، بنابراین بسیاری از ابزارهایی که برای این مشکل خاص استفاده می‌کنیم به ابزارها و فناوری‌های دفاع سیاره‌ای متکی هستند. «جامعه سیارک‌ها چندین دهه است که اجرام واقعاً کوچک را، دور از زمین، ردیابی می‌کنند. ما از بسیاری از نرم افزارها و تکنیک ها [برای این پروژه] استفاده می کنیم.»

من می خواهم یک مدل قمری باشم

هدف نهایی این پروژه – و در حال حاضر فراتر از آن چیزی است که شما فکر می کنید – ساخت مدلی است که به دقت هر جسمی را که به دور ماه می چرخد، نشان دهد. سپس پیوندهای احتمالی (اصطلاح فضایی فانتزی برای تصادفات) بین این اشیاء و محموله های فعال را برجسته می کند. ردی گفت که این ابزار برای پرتاب Artemis 1 امسال، اولین وسیله پرتاب فوق سنگین ناسا، با هدف ارسال یک فضاپیمای بدون سرنشین اوریون در مدار رتروگراد ماه استفاده خواهد شد.

محققان همچنین مدل خود را در اختیار شرکت‌های فضایی خصوصی قرار خواهند داد. "اگر سازنده ای به ما بیاید و بگوید، "هی، ما داریم این ماموریت را به ماه انجام می دهیم، لطفاً می توانید پیوندها را بررسی کنید؟" بله، مطمئناً، "ردی گفت. این خدماتی است که ما ارائه خواهیم کرد. ما می خواهیم از ایجاد زباله جلوگیری کنیم. پیگیری خیلی چیزها برای ما کار بیشتر است. نه اینکه ما تنبل هستیم، اما اگر بتوانیم از آن اجتناب کنیم و [مدار ماه] را تمیز نگه داریم، برای همه ما بهتر است.»

یک سوال خوب این است که یک سیستم کنترل ترافیک فضایی مانند این چقدر قدرت اجرایی دارد. بیایید، برای بحث، فرض کنیم که یک ماهواره چینی یک تهدید وجودی احتمالی برای پرتاب فضایی آمریکا به شمار می‌رود – یا وقتی این فضای هوایی پرجمعیت‌تر می‌شود، دو فروند هواپیما در معرض خطر برخورد احتمالی قرار می‌گیرند. چه کسی می تواند ادعای حق عبور در یک بازی احتمالی مرغ فرازمینی را داشته باشد؟ سوال سخت. ردی گفت: «من فکر نمی‌کنم که ما هیچ قابلیت اجرایی داشته باشیم. "این بیشتر یک تمرین آکادمیک [در حال حاضر] است."

یکی دیگر از چالش‌های آینده، که هنوز مشخص نشده است، می‌تواند شامل پرتاب مأموریت‌های فضایی واقعی برای استقرار دارایی‌های مداری اضافی باشد که می‌تواند به نظارت بر مناطقی که از زمین قابل مشاهده نیستند، مانند اجرام پنهان در پشت ماه کمک کند. (چه کسی می داند: این حتی می تواند به عنوان یک اجرای آزمایشی برای ابتکارات مشابه در سیارات دیگر مانند مریخ عمل کند، که به دلیل دشواری نظارت بر آنها از زمین، مستلزم ایجاد زیرساخت های کاملاً جدید است. "من فکر می کنم ما در حال برنامه ریزی هستیم. کاری در مورد مدیریت ترافیک فضایی در اطراف مریخ انجام دهید.)

با این حال، در حال حاضر، تیم خوشحال خواهد شد اگر این اثبات مفهوم ارزش خود را به عنوان ابزاری برای حمایت از منافع فضایی ادامه دار ما نشان دهد – و شیفتگی ماه را احیا کند.

ردی گفت: "هدف ما این است که این را به بلوغ برسانیم و نشان دهیم که چنین چیزی می تواند حفظ شود و می تواند مفید باشد." "سپس ما آن را به افرادی که مسئولیت واقعی ادامه این امر را دارند، منتقل خواهیم کرد."