Automatizált ütközésvédelemre lesz szükség hamarosan a Föld körüli világűrben

3353

Gépi tanulásos (“machine-learning”) technikákkal készül megvédeni műholdjait az űrszemét valóságos és egyre növekvő veszélyeitől az Európai Űrügynökség (ESA). Az ügynökség olyan ütközés-elkerülő rendszert fejleszt, amely automatikusan felméri majd az ütközések valószínűségét és kockázatait, javítja saját döntési folyamatait, hogy szükséges-e kitérő manővert tenni, valamint még akár más veszélyben levő műholdaknak is utasítást tud küldeni, hogy módosítsák a pályájukat.

A hasonló automata döntésekről a földi operátorokat és más keringő műholdakat is értesítené a rendszer. Ez elengedhetetlenül fontos annak a biztosításához, hogy mások manővereit ne húzzák keresztbe automata döntésekkel. Ahogyan ezen intelligens rendszerek egyre több adatot és tapasztalatot szereznek majd, egyre jobbak lesznek a szituációk rizikójának felmérésében. Ez egyben azt is jelenti, hogy a hibás döntések száma csökken, a működési költségekkel egyetemben.

A jelenlegi törmelék környezet

Manapság már nem ugyanolyan az űrben közlekedni, mint annak idején. Múltbéli törekvéseink maradványai a mai napig keringve kísértik a Földünk környezetét. Az űrkorszak 1957-es megkezdődése óta körülbelül 5450 felbocsátás zajlott le, a bolygó körül keringő törmelékek számának 2019. januári becslése szerint 34 ezer 10 centiméteresnél nagyobb objektum, 900 ezer 1 – 10 cm közötti objektum és 128 millió 1 mm – 10 cm nagyságú objektum kering körülöttünk. Erről egy rövid vizualizációs videót fent tekinthetnek meg.

A rengeteg törmelék miatt mára rutinszerűvé vált, hogy az operátorok sok időt töltenek űreszközeik ütközés megelőző manővereztetéseivel, hogy megvédjék őket az űrszeméttel való potenciálisan katasztrofális találkozásoktól. A hasonló elkerülő manőverek ellenőrzött, pontos és jelenidejű űrmegfigyelési adatokból származnak, melyeket az USA Space Surveillance Network hálózata biztosít. Ezek képezik az alapját a Conjunction Data Messages vagy röviden CDM üzeneteknek, melyek lehetséges szoros megközelítésekre figyelmeztetnek az irányított műhold és más űreszköz vagy űrbéli objektum között.

Jelentősen növelni kell az űrtörmelék képzésének csökkentésére való törekvéseink ütemét, a valaha volt legnagyobb európai űrtörmelék konferencia eredményei szerint. (ESA)

Egy tipikus alacsony Föld körüli pályán keringő szatellita több száz figyelmeztetést kap hetente. Legtöbb esetben az ütközés veszélye lecsökken, ahogy telnek a napok és több pályainformációt szereznek, de ha a rizikó elég magas, akkor további intézkedésekre van szükség. Az ESA jelenlegi, alacsonyan keringő űreszköz-flottája esetén körülbelül hetente, műholdanként kettő olyan riasztás érkezik, amelyet részletesen ki kell vizsgálni. Ez a két objektum távolságának, jövőbeli valószínű elhelyezkedéseiknek, megfigyelési bizonytalanságoknak és így számítási bizonytalanságoknak több órányi analízisét jelenti, mellyel végezetül az ütközés valószínűségét határozzák meg.

Az ESA Aeolus misszójának ábrázolása, mely jelenidejű és pontos szélprofilokat, valamint felhő és aeroszol információkat fog szolgáltatni. Megnehezítheti munkáját a növekedő űrforgalom, melyre fel kell készülni. (ESA)

Ha ez a kockázat meghaladja az egy a tízezerhez értéket, akkor a különböző csapatoknak fel kell készülni egy ütközést elkerülő manőver végrehajtására és ezen parancsok feltöltésére a műholdra. A manővert ellenőrizni kell, hogy biztosan a várt hatása lesz és például nem fogja közelebb vinni az objektumhoz, vagy akár egy másik objektummal nem kerül ütköző pályára. Átlagosan az ESA-nak évente több mint egy ilyen elkerülő manővert kell végrehajtania műholdanként. Habár a pályamódosítások végső soron megvédik az űreszközöket, megzavarják a normális időbeosztásukat is, ezzel pedig a teljes működést módosítják.

NewSpace

Az apró, magántulajdonban levő műholdak számának drasztikus növekedésével beléptünk egy új korszakba, melyet NewSpace-nek neveznek. Számos műhold magányosan fog dolgozni, de több ezret jelentettek be, melyek óriási hálózatokban fognak alacsony pályán keringeni egymáshoz közel. A kisműholdas flották célja globális és közeli lefedettség elérése akár telekommunikáció, akár a Föld megfigyelése végett.

Több százezer műholdból álló megakonstelláció, mely megoldás egyre népszerűbbé válik a globális telekommunikácó lefedettségének elérésében. A képen látható mód az egyike egy hasonló konstelláció kiépítésének. (ESA)

Egyes cégek már meg is kezdték a hasonló konstellációk felbocsátását alacsony pályára, hogy folyamatos internet-elérést biztosítsanak olyan területek számára, ahol nincs meg a szükséges infrastruktúra a kiépítéséhez. Ez azt jelenti, hogy hamarosan több aktív műhold fog keringeni körülöttünk, mint amennyit valaha indítottak az űrkorszak történelmében. Az ilyen űrszonda-hálózatok, habár óriási haszonnal járnak az emberek számára, emellett hatalmas zavart is fognak okozni az űrbéli környezetünk hosszútávú fenntarthatóságában, ha nem változtatjuk meg a jelenleg bevett működési szokásainkat.

Ahogy a Föld feletti űrsztrádák egyre forgalmasabbak lesznek, a szoros megközelítések száma is növekedni fog, a jelenlegi manuális ütközési rizikó valószínűségének és a műhold válaszának manuális kiszámítása pedig túl lassú és időigényes lesz ahhoz, hogy hatékony legyen.

Forrás: ESA

Hozzászólás

hozzászólás