Remiantis prognozėmis, iki 2030 m. palydovų skaičius kosmose gali viršyti 100 000. Maži palydovai vis dažniau siunčiami į žemas orbitas 500–1 000 kilometrų aukštyje virš Žemės. Jų paskirtis pati įvairiausia: nuo nuotolinio ryšio gerinimo iki savavaldžių automobilių valdymo.
Susidūrimo pavojus
„Kosmose vis daugėja šiukšlių, – sako Prancūzijos kosmoso stebėjimo bendrovės „Share My Space“ būsimų programų vadovas Anthony'is Caronas. – Augantis šiukšlių kiekis reiškia didėjančią susidūrimo tikimybę, ir dabar ši problema labai reali. Žinoma daugybė atvejų, kai tenka atlikti tam tikrus manevrus, kad būtų išvengta susidūrimo.“
Tulūzoje įsikūrusi bendrovė „Share My Space“ vadovauja mokslinių tyrimų projektui, kuriam skirtas ES finansavimas, kad būtų sudarytas pirmasis nepriklausomas 100 000 kosminių šiukšlių, kurių skersmuo mažesnis iki 10 centimetrų, katalogas. Dvejų metų iniciatyva, pavadinta CASSIOPEE, tęsis iki 2024 m. sausio pabaigos.
Pasak Carono, palydovus ir raketas paleidžiančioms organizacijoms reikalinga informacija, kad erdvėlaiviai nesusidurtų su kosmose skriejančiomis šiukšlėmis, o šiuo metu, neskaitant duomenų iš JAV, informacijos turima labai ribotai. Tokia informacija taip pat svarbi rengiant kol kas iš esmės neegzistuojančias veiklos kosmose taisykles ir saugant kosmosą nuo virtimo erdve, kurioje kiekvienas daro, ką nori.
ES manymu, Pasaulinės navigacijos palydovų sistemos (GNSS) naudotojų rinka augs nuo 199 mlrd. EUR 2021 metais iki 492 mlrd. EUR 2031 metais.
2009 metais įvykęs pirmasis žinomas netyčinis dviejų palydovų susidūrimas tapo pavojingos ateities pranašu. Susidūrus palydovams „Iridium 33“ ir „Cosmos 2251“, po kosmosą pasklido tūkstančiai jų dalių.
Net ir mažyčiai gabalėliai gali turėti katastrofišką poveikį, nes jie skrieja maždaug 10 kartų greičiau už kulką.
Plačiai pasklidusi rizika
Kosminėmis šiukšlėmis tapo ir nebenaudojami erdvėlaiviai, nuo raketų atsiskyrusios jų sekcijos, arba pakopos, priešpalydovinių raketų bandymų fragmentai ir net dažų nuoplaišos, atitrūkusios nuo kokio nors seno objekto.
Caronas paminėjo galimą scenarijų, kurį 1978 metais aprašė amerikiečių astrofizikas Donaldas Kessleris: augant šiukšlių kiekiui, bet koks susidūrimas nulemia dar daugiau avarijų, todėl kosmosas darosi nebenaudingas.
„Blogiausias scenarijus yra šis Kesslerio sindromas, kai tampa neįmanoma naudoti kosmoso“, – sako Caronas.
Pasak jo, 1 cm ar mažesnio skersmens fragmentų pakanka, kad palydovas būtų išmuštas iš orbitos. JAV Nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija apskaičiavo, kad esama pusės milijono bent 1 cm skersmens dalelių ir 100 milijonų bent 1 milimetro dydžio fragmentų.
Teleskopų stotys
„Share My Space“ įkūrė savo pirmąją daugiateleskopę stotį kol kas neatskleistoje vietoje Europoje ir ten montuoja stebėjimo įrangą, kurią bendrovė anksčiau išbandė Paryžiuje. Kitose vietose planuojama įrengti daugiau stočių.
Sistemą sudaro keturi teleskopai, kurie sukasi atsižvelgdami į objektų judėjimo laiką regėjimo lauke. Programinė įranga apdoroja gaunamus duomenis ir generuoja įspėjimus apie susidūrimą kosmoso operatoriams.
Pasak Carono, besiplečiant objektų katalogui, mažėjant aptinkamų fragmentų dydžiui ir tobulėjant „Share My Space“ technologijai, pagrindinis bendrovės tikslas – sugebėti aptikti vos 2 cm dydžio objektus.
Jo teigimu, sistema kol kas veikia be priekaištų.
„Matome objektus, kurie žinomi iš JAV katalogo, taip pat aptinkame į katalogą neįtrauktus objektus, – sako Caronas. – Siekiame remdamiesi savo stebėjimais numatyti jų orbitas ir įtraukti šią informaciją į savo katalogą.“
Tokius neapdorotus duomenis galima panaudoti norint įvertinti susidūrimo tikimybę, taip pat padėti organizacijoms, siekiančioms pašalinti iš kosmoso šiukšles. Pavyzdžiui, „Share My Space“ pasirašė sutartį su Japonijos įmone „Astroscale“, kuri kuria šiukšlių šalinimo paslaugas.
Žaidimo taisyklės
Kitas ES finansuojamas projektas „Stardust-R“ taip pat tiesė kelią į tvarią ateitį kosmose. Ši mokslinių tyrimų iniciatyva tęsėsi ketverius su puse metų ir baigėsi 2023 m. birželį.
Koordinatorius profesorius Massimiliano'as Vasile laikosi požiūrio, kad dar iki pradedant plataus masto šiukšlių šalinimą, būtina vadovautis tam tikromis nuostatomis, padėsiančiomis išvengti susidūrimų.
„Norime ne tik sumažinti susidūrimo riziką, bet ir sukurti tvarią kosmoso ekonomiką“, – sako Jungtinės Karalystės Stratklaido universiteto kosminių sistemų inžinierius Vasile.
„Stardust-R“ sukūrė technologines priemones, padedančias optimizuoti komercines ir mokslines kosmoso galimybes bei numatyti ir sumažinti objektų susidūrimų tikimybę.
„Problema auga daug sparčiau nei žmonės galbūt tikėjosi, – pasakoja Vasile. – Be to, šis augimas iš esmės tapo nereguliuojamas, nes Žemės oro erdvę galima izoliuoti gana lengvai, tačiau kosmose nubraižytų teritorijų nėra. Institucijos bando ko nors imtis.“
Pasak jo, dar viena su kosmosu susijusi problema – nepakankamas objektų stebėjimas: sugedus palydovams ar kitiems kosminiams objektams, sunku nustatyti, ar gedimo priežastis buvo susidūrimas su mažyčiu objektu.
Taip pat profesorius atkreipia dėmesį, kad dėl netikslios informacijos erdvėlaiviui gali tekti papildomai manevruoti ir dėl to patirti nenumatytų didelių išlaidų.
Ilgalaikis poveikis
Remdamasi partnerių duomenimis, įskaitant informaciją, gautą iš Europos kosmoso agentūros ir Prancūzijos nacionalinio kosmoso tyrimų centro, kurių įsitraukimas pabrėžia ES mokslinių tyrimų pajėgumą sutelkti išteklius, skatinti tarpvalstybinį bendradarbiavimą ir pasinaudoti vietine patirtimi, „Stardust-R“ komanda ištyrė įvairias problemos švelninimo priemones.
Tarp jų buvo dirbtinio intelekto sistema, skirta prognozuoti, kada erdvėlaiviui reikės manevruoti. Priemonės išbandytos remiantis ankstesniais jau įvykusiais, taip pat naujai išgalvotais scenarijais.
„Žinome, kad šiuose scenarijuose algoritmas sėkmingai veikia, nes numatė manevrus, padedančius išvengti susidūrimo“, – sako Vasile.
„Stardust-R“ taip pat sukūrė skaičiavimo modelius, skirtus stebėti susidūrimų tikimybę ir šiukšlių kilmę. Be to, buvo ieškoma būdų, kaip šiukšlėms šalinti panaudoti lazerius, o remonto darbams ir palydovų šalinimui – robotų algoritmus ir dirbtinę regą.
Vasile tikisi, kad „Stardust-R“ tyrėjų darbas bus naudingas dar ilgą laiką.
„Viliuosi, kad kai kurios iš šių technologijų bus pritaikytos ateityje, – sakė jis. – Mums reikia daugiau investicijų ir didesnės plėtros, tačiau manau, kad einame teisingu keliu.“
Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.