Представьте себе мир, в котором работники, предоставляющие важнейшие услуги, такие как прогнозирование погоды и глобальный широкополосный Интернет, должны выполнять свою работу, уворачиваясь от пуль на действующем стрельбище. По крайней мере, вы, вероятно, беспокоитесь об их благополучии, не так ли?
На самом деле это не выдуманный сценарий: мир, который мы себе представляем, - это наш собственный мир, полигон для стрельбы - это орбита Земли, а “рабочие” из группы риска - это тамошние спутники (а также корабли с экипажем и места обитания), которым угрожает стремительно растущее количество космического мусора. Прошло почти 70 лет с начала космической эры с запуском первого искусственного спутника земли "Спутник-1". И за это время небеса над головой стали загромождены тысячами обломков отработавших ракет, погибших космических кораблей и крупных обломков оборудования, которые вращаются вокруг нашей планеты с опасно высокими скоростями.
Военно-воздушные силы США отслеживают примерно 25 000 единиц мусора на низкой околоземной орбите (LEO), самом загруженном регионе, который охватывает орбиты высотой 2000 километров или менее. Современные телескопы и радиолокационные технологии ограничивают размеры мельчайших отслеживаемых фрагментов примерно до 10 сантиметров в поперечнике, размером с бублик. Все остальное — а его довольно много, в основном в виде миллионов пятен краски и обломков космических аппаратов — слишком мало, чтобы быть занесенным в каталог в настоящее время, но все еще может представлять чрезвычайную опасность. Этот так называемый смертоносный, не поддающийся отслеживанию мусор может перемещаться вокруг Земли со скоростью около 10 километров в секунду, или более 22 000 миль в час, а это означает, что даже незаметная в остальном крупинка вызовет мощный удар. Действительно, в 2016 году, когда обломок размером в миллиметр ударился о солнечную панель спутника Европейского космического агентства (ЕКА) Sentinel-1A, удар был настолько сильным, что пробил 40-сантиметровую дыру в панели и накренил спутник набок. Риск для людей также не является незначительным. Всего несколько недель назад выведенный из эксплуатации российский спутник разломился на более чем 100 крупных фрагментов, что побудило астронавтов Международной космической станции укрыться, инцидент, который, возможно, был результатом столкновения с аналогичным некаталогизированным обломком.
“Их очень много. За ними не следят. И они опасны”, - говорит астрофизик Джонатан К. Макдауэлл о крошечных кусочках космического мусора. “При орбитальных скоростях даже совсем маленький объект действительно может врезаться в вас”.
Без четкого способа для всех увидеть весь этот крошечный мусор невозможно предупредить операторов спутников о неизбежных, потенциально катастрофических столкновениях, не говоря уже об истинных масштабах угрозы.
Но это может скоро измениться. Правительство США в настоящее время пытается разработать систему мониторинга в режиме реального времени миллионов сверхмалых кусков космического мусора — то есть размером от 10 сантиметров до миллиметра — на низкой околоземной орбите и даже за ее пределами. В программе, получившей название "Идентификация и отслеживание космического мусора" (SINTRA), участвуют более 100 ученых из дюжины институтов. В качестве ключевого первого шага SINTRA использует суперкомпьютеры и алгоритмы искусственного интеллекта, обученные работе с обширными архивными данными, для обнаружения характерных сигнатур, создаваемых крошечными, быстро движущимися обломками. Примеры включают мимолетные вспышки света, возникающие при столкновении двух кусков мусора, и слабые волнообразные всплески плазмы в электрически заряженных верхних слоях атмосферы Земли, образованные проносящимися обломками, которые, как подозревают ученые, могут быть использованы для отслеживания и изучения опасных обломков.
Чтобы поддержать эту работу, исследователи из Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) в Вашингтоне, округ Колумбия, вскоре попытаются воспроизвести некоторые из этих эффектов, разогнав фрагменты обычных спутниковых материалов, таких как алюминий, кремний и аэрокосмический пластик, до сверхскоростей внутри большой вакуумной камеры. Полученные результаты, включая конкретные частоты, с которыми происходят вспышки, подобные молниям, количество времени, которое они длятся, и скорость, с которой образуются и расширяются облака пыли после столкновений, затем могут быть использованы для улучшения подготовки алгоритмов. Это гарантирует, что команда сможет раскопать больше из множества прошлых столкновений, которые были непреднамеренно зафиксированы в архивах. И конечным результатом может стать масштабная ежедневная операция по отслеживанию миллионов мельчайших обломков и созданию новой системы раннего предупреждения о возможных столкновениях с работающими спутниками.
“То, что кто-то может подумать об этом, отражает то, насколько возросли наши проблемы и наши возможности”, - говорит Макдауэлл, который не участвует в программе SINTRA. “Предстоит большая работа по переходу на следующий порядок в области космического слежения, но это необходимо сделать”.
В рамках более широких государственных усилий по устранению рисков, связанных с космическим мусором, SINTRA была официально запущена в августе прошлого года организацией Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), федеральной организацией, которая спонсирует исследовательские проекты в интересах разведывательного сообщества страны. “Мы пытаемся революционизировать наш взгляд на проблему”, - говорит Алексис Труитт из IARPA, которая руководит программой. “СИНТРА действительно хорошо вписывается в это видение”.
Она отказалась уточнить стоимость проекта, но сказала, что внедрение новейших технологий “требует значительных инвестиций”. В общедоступных вопросах и ответах о программе отмечается, что исторически бюджет IARPA на свои проекты составлял от 50 до 100 миллионов долларов, при этом контракты для отдельных команд обычно ограничивались 25 миллионами долларов. “В IARPA мы придерживаемся модели с высоким риском и высокой отдачей, - говорит Труитт, - в которой мы берем на себя значительный риск при решении сложных исследовательских задач, которые могут оказаться слишком рискованными для наших правительственных партнеров, чтобы заниматься другими исследованиями”.
Источник: ссылка
За космосом будущее. Нужно мусор убирать!