Dünyanın alt yörüngesi, uzay varlıkları için tehdit oluşturan çöplerle doluyor. Yeni Batı Virginia Üniversitesi araştırması, uzay tabanlı lazerlerin, uydular veya uzay istasyonları gibi nesnelerle potansiyel çarpışma rotalarından en küçük parçacıkları veya büyük enkaz alanlarını bile zapt edip edemeyeceğini araştırıyor. Katkıda bulunanlar: WVU İllüstrasyon/Savan Sülüğü
West Virginia Üniversitesi, uzay enkazını yeniden yönlendirmek ve çarpışma risklerini azaltmak için yapay zeka destekli uzay lazerlerinin kullanımını araştırıyor. Tarafından desteklenen NASAGirişim, her boyuttaki enkazla mücadele etmeyi amaçlıyor ve şu anda algoritmalarını ve modellerini doğruluyor. Araştırma sonuç verirse, gezegenin yörüngesini kirleten ve uzay araçlarına ve uydulara tehdit oluşturan enkaz, koordineli bir uzay lazerleri ağı tarafından potansiyel çarpışma rotalarından uzaklaştırılabilir.
WVU Uzay Sistemleri Operasyon Araştırma Laboratuvarı direktörü Hang Woon Lee, aralarında kullanılmayan uyduların da bulunduğu insan yapımı enkazların Dünya çevresinde biriktiğini söyledi. Yörüngede ne kadar çok enkaz varsa, bu enkazın bir kısmının insanlı ve insansız uzay varlıklarıyla çarpışma riski de o kadar yüksek olur. Bu çarpışmaları önlemek için en iyi şansın, uzaydaki platformlara monte edilmiş birden fazla lazer dizisi olduğuna inandığını söyledi. Yapay zekayla desteklenen lazerler, her boyuttaki enkaza hızlı bir şekilde yanıt vermek için manevra yapabilir ve birlikte çalışabilir. Hang Woon Lee, yardımcı doçent, makine ve havacılık mühendisliği, WVU Benjamin M. Statler Mühendislik ve Maden Kaynakları Fakültesi; direktör, WVU Uzay Sistemleri Yöneylem Araştırma Laboratuvarı. Kredi bilgileri: WVU Fotoğraf Benjamin M. Statler Mühendislik ve Maden Kaynakları Koleji’nde makine ve havacılık mühendisliği alanında yardımcı doçent olan Lee, potansiyel çığır açan araştırmalar nedeniyle NASA’nın prestijli Erken Kariyer Fakültesi ödülünün 2023 alıcısıdır. NASA, Lee’nin hızlı müdahale enkaz kaldırma çalışmasını üç yıla kadar yılda 200.000 ABD doları fonla destekliyor.
Çalışma henüz başlangıç aşamasında ve şu anda araştırma ekibi, lazer sistemini çalıştırmak için geliştirmeyi önerdikleri algoritmaların geçerli ve uygun maliyetli bir çözüm olacağını doğruluyor. Ancak Lee, uzun mesafeli vizyonun “yörüngesel manevraları aktif olarak gerçekleştiren ve yörünge enkazını işbirliği içinde ele alan çok sayıda uzay tabanlı lazer” olduğunu söyledi. Bu, yüksek değerli alan varlıklarıyla tam zamanında çarpışmanın önlenmesine yol açabilir. “Amacımız, bir dizi algoritmayla birlikte yeniden yapılandırılabilir uzay tabanlı lazerlerden oluşan bir ağ geliştirmek. Bu algoritmalar, böyle bir ağı mümkün kılan ve faydalarını en üst düzeye çıkaran olanak sağlayan teknoloji olacaktır.” Mikrometeoroid gibi doğal bir nesne, fırlatma aracının kalıntıları gibi insan yapımı bir nesneye çarptığında ortaya çıkan enkaz, bir boya tanesi kadar küçük bir parçanın bile bir gözlemi delecek güce sahip olabileceği kadar hızlı hareket edebilir. veya telekomünikasyon uydusu veya tarafı Uluslararası Uzay istasyonu.
Bu acil bir sorun haline geldi çünkü alan giderek darmadağın oluyor. Özellikle Dünya’nın alçak yörüngesi, ticari telekomünikasyon sistemlerini kendine çekmiştir. SpaceXAbonelere geniş bant internet getirmek için uyduları kullanan Starlink. Alçak yörünge aynı zamanda hava tahmini ve arazi örtüsü analizinde kullanılan uydulara da ev sahipliği yapıyor ve derin uzay araştırmaları için hazırlık alanı. Lee, “Nesnelerin artan popülasyonu çarpışma riskini artırıyor, insanlı görevleri tehlikeye atıyor ve yüksek değerli bilimsel ve endüstriyel görevleri tehlikeye atıyor” dedi. Uzaydaki çarpışmaların “Kessler Sendromu” adı verilen bir domino etkisini tetikleyebileceğini, bunun da zincirleme bir reaksiyona yol açarak daha fazla çarpışma riskini artırdığını ve “uzayı sürdürülemez ve düşmanca hale getirdiğini” ekledi. Diğer araştırmacılar kancalar, zıpkınlar, ağlar ve süpürücüler gibi enkaz kaldırma teknolojileri geliştiriyor, ancak bunlar yalnızca büyük enkazlarda işe yarıyor. Lee’nin yaklaşımı hemen hemen her boyuttaki enkazın üstesinden gelebilmelidir. Lee’nin ekibinin geliştireceği algoritma paketi, büyük uydulara monte edilen lazerler üzerinde çalışabilir veya kendi özel platformlarında yaşayan lazerlere güç sağlayabilir. Çalışmanın bir parçası olarak bir lazer ağının alabileceği çeşitli biçimleri değerlendirecek. Her iki durumda da teknoloji birçok kararı kendi başına alabilecek, bağımsız olarak manevralar gerçekleştirebilecek ve öncelikleri belirleyebilecek.
Sistem, hangi lazer kombinasyonunun hangi enkaz parçasını hedef alacağını belirleyecek ve sonuçta ortaya çıkan yörüngelerin çarpışmadan uzak kalmasını sağlayacak. Bir lazer ışını bir enkaz parçasını fırlattığında onu yok etmez. Bunun yerine enkaz, genellikle lazerle ablasyon yoluyla yeni bir yörüngeye itiliyor. Bu, lazer ışınının enkazın küçük bir bölümünü buharlaştırarak yüksek hızda bir etki yarattığı anlamına gelir. plazma enkazı rotadan iten bir tüy. “Lazer ablasyon süreci ve foton Basınç, hedef enkazın hızında bir değişikliğe neden olur ve bu da sonuçta yörüngesinin boyutunu ve şeklini değiştirir. Lazer kullanma motivasyonunun devreye girdiği yer burasıdır. Enkazın yörüngesini değiştirme yeteneği, uzay enkazını itmek veya yörüngeden çıkarmak için bir lazer ağı tarafından etkili bir şekilde kontrol edilebilir ve çarpışma gibi potansiyel felaket olaylarından kaçınılabilir,” diye açıkladı Lee. “Birden fazla lazerden oluşan bir sistemin kullanılması, enkazla birden fazla etkileşim fırsatı yaratabilir ve yörüngelerin daha verimli kontrol edilmesine yol açabilir. Birkaç lazer, daha büyük bir yoğunluk spektrumunda tek bir hedef üzerinde eş zamanlı olarak hareket edebilir ve tek bir lazerle imkansız olacak şekilde yörüngesini değiştirebilir.”
Lee, proje boyunca geliştirilen tüm modelleri ve algoritmaları “dijital ikiz ortam” içinde doğrulamak için Fairmont’ta bulunan TMC Technologies’in baş sistem mühendisi Scott Zemerick ile işbirliği yapacak. Lee, bunun ürünlerin uçuş yazılımına hazır olmasını sağlayacağını söyledi.
NASA’nın Desteği ve Araştırma İlerlemesi
Uzay Enkazının Artan Sorunu
Lazerin Diğer Teknolojilere Göre Avantajı