Dit is baie moeiliker om naby die ruimte uit te vee as wat op die oog af lyk
Die probleem van ruimtebesoedeling is kommerwekkend vir die hele lugvaartgemeenskap. Sulke hipotetiese ontwikkelings in 'n lae-aarde wentelbaan, soos Kessler se sindroom, wat die vorming van ruimtevuil buite beheer voorspel, het selfs die gewilde media ontroer. Dit is duidelik dat daar fundamentele navorsing nodig is om te verstaan watter gevaar selfs 'n klein stukkie is, en om te bereken hoeveel ons bereid is om te betaal om die ruimte skoon te maak.
Vandag is politici, wetenskaplikes, tegnici en die algemene publiek deeglik bewus van die verspreiding van ruimtevuil. Danksy die fundamentele werk van J-K. Liouville en Nicholas Johnson, wat in 2006 gepubliseer is, verstaan ons dat die puin in die toekoms waarskynlik sal styg, selfs al word alle bekendstellings gestaak. Die rede vir hierdie volgehoue groei is die botsings wat na verwagting sal plaasvind tussen satelliete en vuurpylfases wat reeds in 'n wentelbaan is. Dit is baie kommerwekkend vir baie satellietoperateurs wat gedwing word om die nodige maatreëls te tref om hul bates te beskerm.
Sommige kenners meen dat hierdie voorvalle slegs die begin van 'n reeks botsings sal wees wat dit byna onmoontlik sal maak om toegang tot 'n lae wentelbaan te verkry. Hierdie verskynsel, wat die eerste keer breedvoerig deur die NASA -konsultant Donald Kessler beskryf is, word gewoonlik Kesslersindroom genoem. Maar die werklikheid sal waarskynlik baie anders wees as soortgelyke voorspellings of gebeure wat in die rolprent "Gravity" vertoon word. Die resultate wat inderdaad op die sesde Europese konferensie oor die onderwerp aan die Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) voorgelê is, dui op 'n verwagte toename in puin van slegs 30 persent oor 200 jaar met deurlopende bekendstellings.
Botsings sal steeds plaasvind, maar die werklikheid is ver van die katastrofiese scenario wat sommige vrees. Die groei in die hoeveelheid ruimte -puin kan tot 'n redelik beskeie vlak verminder word. Die IADC -voorstel is om die riglyne vir die vermindering van ruimtevuil wyd te versprei en streng daaraan te voldoen, veral ten opsigte van die neutralisering van energiebronne, wat teen die einde van die vlug ten volle ontwikkel moet word en na die einde van die vlug verwyder moet word. Vanuit die oogpunt van die IADC vereis die verwagte toename in die hoeveelheid afval, ondanks die voortgesette pogings, nog steeds die invoering van addisionele maatreëls om die bestaande risikofaktore te bekamp.
Geen vordering nie?
Nege jaar na die publikasie van die werk van Liouville en Johnson is 'n beduidende belangstelling gevind in die herwinning van die ruimteomgewing. In die besonder is daar regoor die wêreld stappe gedoen om metodes te ontwikkel om voorwerpe uit 'n lae wentelbaan te verwyder. Die Europese Ruimte -agentskap het byvoorbeeld onlangs sy voorneme aangekondig om steun van die regering te verseker vir die bekendstelling van 'n Europese ruimtetuig in die volgende dekade. Die agentskap het talle studies gedoen om rasionele en betroubare maniere te bepaal om die doel te bereik. 'N Sleutelelement van die beplanning was rekenaarmodelle van die puinruimte, wat getoon het dat puingroei voorkom kan word deur die verwydering van spesifieke ruimtetuie of vuurpylfases. In rekenaarsimulasies word hierdie voorwerpe geïdentifiseer as die mees geneig tot botsings, dus nadat dit uit die baan verwyder is, moet die aantal botsings skerp afneem, wat die voorkoms van nuwe puin as gevolg van die verspreiding van puin sal voorkom.
Byna tien jaar het verloop sedert die publikasie van die werk van Liouville en Johnson, en dit is verbasend dat daar op internasionale of nasionale vlak geen metodologiese beginsels bestaan wat maatreëls duidelik definieer om die gevolge van besoedeling van die ruimte naby die aarde uit te skakel nie. Dit lyk asof daar 'n mate van apatie bestaan oor die ontwikkeling van 'n prosedure vir die verwydering van puin, ondanks oproepe tot aksie. Maar is dit regtig so?
Trouens, die situasie is nie so eenvoudig soos dit lyk nie. Wat die prosedure vir die verwydering van ruimte -puin betref, is daar 'n paar fundamentele vrae wat nog beantwoord moet word. Spesifieke kommer is kwessies wat verband hou met eienaarskap, aanspreeklikheid en deursigtigheid. Baie van die tegnologieë wat aangebied word vir die verwydering van puin, kan byvoorbeeld ook gebruik word om 'n aktiewe ruimtetuig te verwyder of uit te skakel. Daarom kan 'n mens beskuldigings verwag dat hierdie tegnologie wapens is. Daar is ook vrae oor die koste van 'n konsekwente vullisverwyderingsprogram. Sommige tegnici beraam dit op tientalle biljoene dollars.
Die belangrikste rede vir die gebrek aan voldoende metodologiese beginsels lê egter miskien daarin dat ons nog nie weet hoe om herwinning uit te voer nie, waarmee ons in die praktyk die suiwering van die buitenste ruimte bedoel. Maar dit beteken nie dat ons nie weet watter tegnologie ons nodig het nie.
Algoritmes vir eenmalige gebruik is reeds prakties ontwikkel. Die werklike probleem spruit uit 'n oënskynlik eenvoudige taak: om die 'korrekte' puin te bepaal om uit die baan te verwyder. En totdat ons hierdie probleem kan oplos, blyk dit dat ons nie die ruimte kan herwin nie.
Speel wrakstukke
Om die problematiek van die oplossing van so 'n skynbaar eenvoudige taak soos die identifisering van vullis wat verwyder moet word, te besef, gebruik ons die analogie van 'n spel met 'n dek van 52 gewone speelkaarte. In hierdie analogie verteenwoordig elke kaart 'n voorwerp in die buitenste ruimte wat ons dalk wil verwyder om 'n botsing te voorkom. Nadat die kaarte gedeel is, plaas ons elke kaart afsonderlik op die tafel. Ons doel is nou om die aas te identifiseer en van die tafel te verwyder, aangesien hierdie kaarte satelliete of ander groot voorwerpe van ruimtevuil verteenwoordig wat op 'n stadium in die toekoms deelnemers aan die botsing kan word. Ons kan soveel kaarte van die tafel verwyder as wat ons wil, maar elke keer as ons een kaart verwyder, moet ons $ 10 betaal. Boonop het ons, terwyl ons wegbeweeg, geen reg om na die kaart te kyk nie (as 'n satelliet uit die baan verwyder word, kan ons nie met sekerheid sê wat dit presies 'n deelnemer aan die botsing kan word nie). Uiteindelik moet ons $ 100 betaal vir elke aas wat op die tafel bly, wat die moontlike verliese verteenwoordig as gevolg van botsings waarby ons satelliete betrokke is (in werklikheid kan die koste van die vervanging van 'n satelliet wissel van $ 100,000 tot $ 2 miljard).
Wel, hoe kan ons hierdie probleem oplos? Aan die agterkant is al die kaarte dieselfde, so daar is geen manier om te weet waar die aas is nie, en die enigste manier om seker te maak dat ons al die ase uitgevee het, is om al die kaarte van die tafel af te vee. In ons voorbeeld kos dit 'n maksimum van $ 520. In die buitenste ruimte het ons dieselfde probleem: ons weet nie presies watter voorwerpe by botsings betrokke kan wees nie, maar dit is te duur om dit alles te verwyder, dus ons moet kies. Kom ons neem aan dat ons 'n keuse gemaak het: om een kaart ter waarde van $ 10 te verwyder, wat is die waarskynlikheid dat ons 'n aas verwyder het? Die waarskynlikheid dat die kaart 'n aas is, is vier deelbaar met 52, met ander woorde ongeveer 0, 08 of 8 persent. Die waarskynlikheid dat die kaart nie 'n aas is nie, is dus 92 persent. Dit is die waarskynlikheid dat ons ons $ 10 vermors het.
Wat gebeur as ons hierdie keer 'n tweede kaart neem (wat ons nog $ 10 sal kos)? Die waarskynlikheid dat die tweede kaart 'n aas is, hang af of die eerste kaart 'n aas was. As dit die geval was, dan is die waarskynlikheid dat die tweede kaart ook 'n aas is drie gedeel deur 51 (want nou is daar slegs drie aas in die dek, wat met een kaart afgeneem het). As die eerste kaart nie 'n aas is nie, is die waarskynlikheid dat die tweede kaart 'n aas is, vier gedeel deur 51 (want daar is nog vier aas in die kleiner dek).
Ons kan hierdie metode gebruik om die waarskynlikheid te bepaal dat ons albei ase verwyder het - ons vermenigvuldig eenvoudig die waarskynlikhede om die antwoord te vind: 4/52 maal 3/51, wat ons 'n waarskynlikheid van 0,0045 of 0,45 persent ter waarde van $ 20 per twee kaarte gee verwyder. Nie baie bemoedigend nie.
Ons kan egter ook die waarskynlikheid bepaal om ten minste een van die aas te verwyder. Nadat ons twee kaarte getrek het, is die kans groot dat ons ten minste een van die ase suksesvol verwyder het. Dit klink belowender, maar die kans is ook nou nie baie goed nie.
Dit blyk dat ons meer as nege kaarte (ter waarde van $ 90) of meer as 22 kaarte (ter waarde van $ 220) moet verwyder as ons 90 persent seker wil wees om die kans te vergroot om ten minste een van die aas te trek. dat ons een van die ase verwyder het. Selfs as ons slaag, is daar nog drie aas op die tafel, dus in totaal moet ons nog $ 520 betaal, wat toevallig dieselfde bedrag is as wat ons moes betaal as ons die opsie met die verwydering gekies het. Alle kaarte.
Die wedstryde is verby
As ons terugkeer van ons analogie na die werklike ruimte -omgewing, lyk die situasie meer kommerwekkend. Tans word ongeveer 20 000 voorwerpe in 'n wentelbaan gevolg deur gebruik te maak van die Amerikaanse netwerk van ruimtewaarnemingsstasies, met ongeveer ses persent van hierdie voorwerpe wat meer as een ton weeg, wat hipoteties aan 'n botsing kan deelneem en wat ons dalk wil verwyder. … In die kaart -analogie is ons probleem dat die agterkant van alle kaarte dieselfde is en die waarskynlikheid dat die een 'n graafas is, dieselfde is as die waarskynlikheid dat die ander ook 'n aas is. Daar is geen manier om die gewenste kaarte te identifiseer en van die tafel te verwyder nie. In werklikheid is ons kans om 'n botsing te vermy baie groter as in 'n kaartspel, want in 'n wentelbaan kan ons die waarskynlikheid sien dat sommige voorwerpe by botsings betrokke is en ons ons aandag daarop kan vestig. Byvoorbeeld, voorwerpe wat in digbevolkte wentelbane is, soos heliosinchroon op hoogtes tussen 600 en 900 kilometer, sal waarskynlik by botsings betrokke wees weens opeenhoping in hierdie gebied. As ons ons aandag vestig op soortgelyke voorwerpe (en ander op wentelbane met dieselfde druk) en die voorspellings van die moontlikheid van botsing in ag neem, blyk dit dat ons ongeveer 50 voorwerpe moet verwyder om die verwagte aantal katastrofiese botsings te verminder deur slegs een eenheid, wat volg uit die navorsingsresultate wat lede van die IADC -ruimteagentskap onderneem het.
En dit blyk dat selfs al kan verskeie voorwerpe deur 'n enkele skoner ruimtetuig verwyder word (en dit lyk asof vyf teikens 'n veelsydige alternatief is), baie vlugte - dikwels uitdagend en ambisieus - slegs uitgevoer moet word om een botsing te voorkom.
Waarom kan ons nie die waarskynlikheid van botsings akkurater voorspel nie en slegs die voorwerpe wat ons weet, gevaarlik kan verwyder? Daar is baie parameters wat die baan van 'n satelliet kan beïnvloed, insluitend die oriëntasie van die satelliet, ongeag of dit wisselvallige beweging of ruimteweer is (wat die weerstand wat satelliete ondervind) kan beïnvloed. Selfs klein foute in die aanvanklike waardes kan lei tot groot afwykings in die resultate van die berekening van die posisie van die satelliet in vergelyking met die werklikheid, en na 'n relatief kort tydperk. Ons gebruik eintlik dieselfde tegniek as voorspellers: ons gebruik modelle om die waarskynlikheid van spesifieke resultate te genereer, maar nie die feit dat hierdie resultate ooit verkry sal word nie.
Ons het dus tegnologieë wat af en toe gebruik kan word om ruimtevuil te verwyder. Dit is die standpunt wat die Europese Ruimte -agentskap inneem met hul beplande missie e. Deorbit, maar daar is nog steeds probleme wat opgelos moet word om die mees geskikte voorwerpe vir verwydering te identifiseer. Hierdie probleme moet aangespreek word voordat die nodige riglyne en metodologiese beginsels beskikbaar gestel kan word aan diegene wat belangstel in die voorbereiding van 'n langtermyn verwyderingsprogram vir ruimtevuil wat noodsaaklik is vir effektiewe omgewingsherstel.
Metodologiese beginsels in terme van spesifieke terreine, hul getalle, vereistes en beperkings is noodsaaklik om die waarskynlikheid te verhoog dat pogings om die omgewing te herstel effektief en die moeite werd sal wees. Om sulke metodologiese beginsels te ontwikkel, moet ons ons onredelike verwagtinge van 'n gunstige uitkoms heroorweeg.
