Космос переполнен спутниками и космическим мусором
Сообщения на этой неделе предполагают, что австралийский спутник и предполагаемый китайский военный спутник едва не столкнулись. Между тем, ранее в этом месяце правительство США выписало первый в истории штраф за космический мусор. Федеральная комиссия по связи наложила штраф в размере 150 000 долларов США на DISH Network, публичную компанию, предоставляющую услуги спутникового телевидения. Это стало неожиданностью для многих представителей космической отрасли, поскольку штраф не касался какого-либо недавнего мусора — он был выписан за спутник связи, находившийся в космосе более 21 года. Это был EchoStar-7, который не смог удовлетворить орбитальные требования, изложенные в ранее согласованном плане борьбы с мусором. Штраф за EchoStar-7, возможно, станет первым в США, но, вероятно, не последним. Мы вступаем в беспрецедентную эпоху использования космоса и можем ожидать, что к концу десятилетия количество активных спутников в космосе увеличится на 700%. Поскольку наше местное пространство становится все более перенаселенным, наблюдение за десятками тысяч спутников и кусками космического мусора станет только более важным. Таким образом, у исследователей есть новая область для этого: осведомленность о космической сфере.
Люди запускают спутники в космос с 1957 года и за последние 66 лет научились в этом довольно хорошо. В настоящее время на различных орбитах вокруг Земли находится более 8700 активных спутников. Спутники, как правило, находятся на трех основных орбитах, и понимание их является ключом к пониманию сложной природы космического мусора. Наиболее распространенной орбитой спутников является низкая околоземная орбита, на которой находится не менее 5900 активных спутников. Объекты на низкой околоземной орбите обычно располагаются на высоте до 1000 км над поверхностью Земли и постоянно находятся в движении. Международная космическая станция является примером объекта на низкой околоземной орбите, совершающего оборот вокруг Земли 16 раз в день. Выше находится средняя околоземная орбита, где спутники находятся на высоте от 10 000 до 20 000 км над Землей. Это не особенно оживленное место, но здесь находятся некоторые из самых важных когда-либо запущенных спутников — они предоставляют нам глобальную систему позиционирования или GPS.
Наконец, у нас есть очень высотные спутники на геостационарной орбите. На этой орбите спутники находятся на высоте более 35 000 км над Землей, на орбитах, соответствующих скорости вращения Земли. Одним из особых типов этой орбиты является геостационарная околоземная орбита. Он расположен в той же плоскости, что и экватор Земли, поэтому спутники кажутся неподвижными с Земли. Как вы можете заметить, окрестности Земли кипят от спутниковой активности. Ситуация становится еще более хаотичной, если принять во внимание космический мусор, определяемый как вышедший из употребления искусственный мусор на орбите вокруг Земли. Космический мусор может варьироваться от целых спутников, которые больше не используются и не работают, до кусков космических кораблей и ракет-носителей шириной в миллиметр, оставленных на орбите. По последним оценкам, существует более 130 миллионов фрагментов космического мусора, и только 35 000 из них достаточно велики (более 10 см), чтобы их можно было регулярно отслеживать с земли. Именно здесь на помощь приходит осведомленность о космической сфере. Это область обнаружения, отслеживания и мониторинга объектов на орбите Земли, включая активные спутники и космический мусор.
Во многом мы делаем это с помощью наземного слежения либо с помощью радара, либо с помощью оптических систем, таких как телескопы. Хотя радар может легко отслеживать объекты на низкой околоземной орбите, выше нам нужны оптические датчики. Объекты на средней околоземной орбите и геостационарной орбите можно отслеживать по солнечному свету, отраженному в сторону Земли. Для надежного и непрерывного информирования о космической сфере нам нужны многочисленные датчики, способствующие этому по всему миру. Благодаря нашему положению на Земле, Австралия имеет уникальную возможность внести свой вклад в осведомленность о космической сфере. США уже разместили несколько объектов на западном побережье Австралии как часть Сети космического наблюдения. Это потому, что на западном побережье телескопы могут работать в темном ночном небе с минимальным световым загрязнением крупных городов. Кроме того, в настоящее время мы работаем над демонстратором технологий осведомленности о космической сфере (проверка концепции), финансируемым SmartSat CRC. Это финансируемый государством консорциум университетов и других исследовательских организаций, а также отраслевых партнеров, таких как ИТ-компания CGI.
Мы объединяем наш опыт в наблюдательной астрофизике, передовой визуализации данных, искусственном интеллекте и космической погоде. Наша цель — создать технологию, которая каждую минуту понимает, что происходит в космосе. Затем мы сможем выстроить последующие наблюдения и следить за объектами на орбите. В настоящее время наша команда работает над объектами геосинхронной орбиты, в которую входят активные и неактивные спутники. EchoStar-7 был лишь одним из примеров судьбы вышедшего из эксплуатации космического корабля — Федеральная комиссия по связи посылает строгое предупреждение всем остальным компаниям, чтобы они обеспечили выполнение своих планов по уменьшению количества мусора. Неактивные объекты на орбите могут представлять опасность столкновения друг с другом, что приведет к быстрому увеличению космического мусора. Если мы хотим использовать космическое пространство Земли как можно дольше, нам необходимо обеспечить его безопасность для всех.
