Problemi i ndotjes së hapësirës është shqetësues për të gjithë komunitetin e hapësirës ajrore. Zhvillime të tilla hipotetike në orbitën e ulët të Tokës, siç është sindroma Kessler, e cila parashikon formimin e mbeturinave të hapësirës jashtë kontrollit, ka trazuar edhe mediat popullore. Shtë e qartë se ka nevojë për kërkime themelore në mënyrë që të kuptohet se me çfarë rreziku është i mbushur edhe një fragment i vogël, dhe të llogaritet se sa jemi të gatshëm të paguajmë për të pastruar hapësirën e jashtme.
Sot, politikanët, shkencëtarët, teknikët dhe publiku i gjerë janë thellësisht të vetëdijshëm për përhapjen e mbeturinave të hapësirës. Falë punës themelore të J-K. Liouville dhe Nicholas Johnson, botuar në 2006, ne e kuptojmë se shkalla e mbeturinave ka të ngjarë të vazhdojë të rritet në të ardhmen, edhe nëse të gjitha lëshimet ndalohen. Arsyeja për këtë rritje të qëndrueshme janë përplasjet që pritet të ndodhin midis satelitëve dhe fazave të raketave tashmë në orbitë. Kjo është një shqetësim i madh për shumë operatorë satelitorë, të cilët janë të detyruar të marrin masat e duhura për të mbrojtur pasuritë e tyre.
Disa ekspertë besojnë se këto incidente do të jenë vetëm fillimi i një serie përplasjesh që do ta bëjnë gati të pamundur qasjen në orbitën e ulët të Tokës. Ky fenomen, i cili u përshkrua për herë të parë në detaje nga konsulenti i NASA -s Donald Kessler, zakonisht quhet sindromi i Kessler. Por realiteti ka të ngjarë të jetë shumë i ndryshëm nga parashikimet ose ngjarjet e ngjashme të shfaqura në filmin artistik "Gravity". Në të vërtetë, rezultatet e paraqitura në Komitetin Koordinues të Ndër-Agjencisë së Mbeturinave Hapësinore (IADC) në konferencën e gjashtë Evropiane mbi këtë temë treguan një rritje të pritshme të mbeturinave prej vetëm 30 përqind gjatë 200 viteve me lëshime të vazhdueshme.
Përplasjet do të ndodhin akoma, por realiteti do të jetë larg skenarit katastrofik nga i cili disa kanë frikë. Rritja e sasisë së mbeturinave të hapësirës mund të reduktohet në një nivel mjaft modest. Propozimi i IADC është të shpërndajë dhe respektojë rreptësisht udhëzimet për zbutjen e mbeturinave të hapësirës, veçanërisht në lidhje me neutralizimin e burimeve të energjisë, të cilat duhet të zhvillohen plotësisht deri në fund të fluturimit, dhe asgjësimin pas përfundimit të fluturimit. Sidoqoftë, nga pikëpamja e IADC, rritja e pritshme e sasisë së mbeturinave, përkundër përpjekjeve të vazhdueshme, ende kërkon futjen e masave shtesë për të luftuar faktorët ekzistues të rrezikut.
Nuk ka përparim?
Interes i rëndësishëm në rikuperimin e mjedisit hapësinor u vu re nëntë vjet pas botimit të veprës së Liouville dhe Johnson. Në veçanti, janë ndërmarrë hapa në të gjithë botën për të zhvilluar metoda për heqjen e objekteve nga orbita e ulët e Tokës. Agjencia Evropiane e Hapësirës, për shembull, kohët e fundit njoftoi synimin e saj për të siguruar mbështetjen e qeverisë për lëshimin e një anije kozmike evropiane në dekadën e ardhshme. Agjencia ka kryer studime të shumta për të përcaktuar mënyra racionale dhe të besueshme për të arritur qëllimin. Një element kryesor i planifikimit ishin modelet kompjuterike të hapësirës së mbeturinave, të cilat treguan se rritja e mbeturinave mund të parandalohej duke hequr anije kozmike ose faza të raketave. Në simulimet kompjuterike, këto objekte identifikohen si më të prirurat për përplasje, kështu që pasi të jenë hequr nga orbita, numri i përplasjeve duhet të ulet ndjeshëm, gjë që do të parandalojë shfaqjen e mbeturinave të reja si rezultat i shpërndarjes së mbeturinave.
Kanë kaluar pothuajse dhjetë vjet nga botimi i veprës së Liouville dhe Johnson, dhe është për t'u habitur që në nivel ndërkombëtar ose kombëtar nuk ka parime metodologjike që përcaktojnë qartë masat për të eleminuar pasojat e ndotjes së hapësirës afër Tokës. Duket se ka një apati për zhvillimin e një procedure të asgjësimit të mbeturinave, pavarësisht thirrjeve për veprim. Por a është vërtet kështu?
Në fakt, situata nuk është aq e thjeshtë sa duket. Lidhur me procedurën e heqjes së mbeturinave të hapësirës, ka disa pyetje themelore që ende kanë nevojë për përgjigje. Me shqetësim të veçantë janë çështjet që lidhen me pronësinë, llogaridhënien dhe transparencën. Për shembull, shumë nga teknologjitë e ofruara për heqjen e mbeturinave mund të përdoren gjithashtu për të hequr ose çaktivizuar një anije kozmike aktive. Prandaj, mund të presim akuza se këto teknologji janë armë. Ekzistojnë gjithashtu pyetje në lidhje me koston e një programi të qëndrueshëm të depozitimit të mbeturinave. Disa teknikë e kanë vlerësuar atë në dhjetëra triliona dollarë.
Sidoqoftë, ndoshta arsyeja më e rëndësishme për mungesën e parimeve të përshtatshme metodologjike qëndron në faktin se ne ende nuk dimë si të bëjmë meliorimin, me të cilin në praktikë nënkuptojmë pastrimin e hapësirës së jashtme. Por kjo nuk do të thotë që ne nuk e dimë se çfarë teknologjish na duhen.
Algoritmet për përdorim një herë tashmë janë zhvilluar praktikisht. Problemi i vërtetë lind nga një detyrë në dukje e thjeshtë: për të përcaktuar mbeturinat "e sakta" për t'u hequr nga orbita. Dhe derisa ta zgjidhim këtë problem, duket se nuk do të jemi në gjendje të rimarrim hapësirën.
Duke luajtur rrënojat
Për të kuptuar natyrën problematike të zgjidhjes së një detyre të tillë në dukje të thjeshtë si identifikimi i mbeturinave që duhen hequr, ne përdorim analogjinë e një loje me një kuvertë prej 52 kartash të zakonshme të lojës. Në këtë analogji, çdo hartë përfaqëson një objekt në hapësirën e jashtme që ne mund të dëshirojmë ta heqim për të parandaluar një përplasje. Pasi kartat janë shpërndarë, ne vendosim secilën kartë individualisht me fytyrë poshtë në tryezë. Qëllimi ynë tani është të përpiqemi të identifikojmë aset dhe t'i heqim ato nga tabela, pasi këto karta përfaqësojnë satelitë ose objekte të tjera të mëdha të mbeturinave hapësinore që mund të bëhen pjesëmarrës në përplasjen në një moment në të ardhmen. Ne mund të heqim sa më shumë karta nga tryeza sa të duam, por sa herë që heqim një kartë, duhet të paguajmë 10 dollarë. Për më tepër, ndërsa largohemi, nuk kemi të drejtë të shikojmë hartën (nëse një satelit hiqet nga orbita, nuk mund të themi me siguri se çfarë saktësisht mund të bëhet pjesëmarrës në përplasje). Së fundi, ne duhet të paguajmë 100 dollarë për çdo ace që mbetet në tryezë, e cila përfaqëson humbjet e mundshme që rezultojnë nga përplasjet që përfshijnë satelitët tanë (në realitet, kostoja e zëvendësimit të një sateliti mund të shkojë nga 100,000 dollarë në 2 miliardë dollarë).
Epo, si mund ta zgjidhim këtë problem? Në anën e kundërt, të gjitha letrat janë të njëjta, kështu që nuk ka asnjë mënyrë për të treguar se ku janë aset, dhe e vetmja mënyrë për t'u siguruar që i kemi pastruar të gjithë aset është që t'i pastrojmë të gjitha letrat nga tryeza. Në shembullin tonë, kjo do të kushtojë një maksimum prej 520 dollarë. Në hapësirën e jashtme, ne përballemi me të njëjtin problem: ne nuk e dimë saktësisht se cilat objekte mund të përfshihen në përplasje, por është shumë e shtrenjtë t'i heqim të gjitha, prandaj duhet të zgjedhim. Le të supozojmë se kemi bërë një zgjedhje: për të hequr një kartë me vlerë 10 dollarë, cila është mundësia që të kemi hequr një as? Epo, probabiliteti që karta të jetë ace është katër e ndashme me 52, me fjalë të tjera afërsisht 0, 08 ose 8 përqind. Kështu, probabiliteti që karta të mos jetë ace është 92 përqind. Kjo është gjasat që ne të humbim 10 dollarët tanë.
Çfarë ndodh nëse këtë herë marrim një kartë të dytë (e cila do të na kushtojë edhe 10 dollarë të tjerë)? Mundësia që kartela e dytë të jetë ace varet nga fakti nëse kartela e parë ishte ace. Nëse do të ishte kështu, atëherë probabiliteti që karta e dytë është gjithashtu një ace është tre e ndarë me 51 (sepse tani ka vetëm tre ace në kuvertë, e cila është ulur me një kartë). Nëse karta e parë nuk është një ace, atëherë probabiliteti që karta e dytë të jetë një ace është katër e ndarë me 51 (sepse ka ende katër ace në kuvertën më të vogël).
Ne mund ta përdorim këtë metodë për të përcaktuar mundësinë që kemi hequr të dy aset - thjesht shumëzojmë probabilitetet për të gjetur përgjigjen: 4/52 herë 3/51, gjë që na jep një probabilitet prej 0.0045 ose 0.45 përqind me vlerë 20 dollarë për dy karta hequr. Jo shumë inkurajuese.
Sidoqoftë, ne gjithashtu mund të përcaktojmë mundësinë e heqjes së të paktën njërit prej aceve. Pas tërheqjes së dy letrave, ka një shans 15 përqind që të kemi hequr me sukses të paktën njërin nga aset. Kjo tingëllon më premtuese, por shanset nuk janë shumë të mira as tani.
Rezulton se për të rritur shanset për të tërhequr të paktën një nga aset, ne duhet të heqim më shumë se nëntë karta (me vlerë 90 dollarë) ose më shumë se 22 karta (me vlerë 220 dollarë) nëse duam të jemi 90 përqind të sigurt se kemi hequr njërin nga aset. Edhe nëse kemi sukses, tre aset janë ende në tryezë, kështu që në total ne ende duhet të paguajmë 520 dollarë, që rastësisht është e njëjta shumë që duhet të paguanim nëse kishim zgjedhur opsionin me heqjen. Të gjitha kartat.
Lojrat kanë përfunduar
Duke u kthyer nga analogjia jonë në mjedisin e vërtetë hapësinor, situata duket të jetë më alarmante. Aktualisht, afërsisht 20,000 objekte janë gjurmuar në orbitë duke përdorur rrjetin amerikan të stacioneve të vëzhgimit të hapësirës, me rreth gjashtë përqind të këtyre objekteve që peshojnë më shumë se një ton, të cilat mund të marrin pjesë hipotetikisht në një përplasje dhe të cilat ne mund të dëshirojmë t'i heqim. … Në analogjinë e kartave, problemi ynë është se pjesa e pasme e të gjitha kartave është e njëjtë dhe probabiliteti që njëra të jetë një ace lopatë është e njëjtë me atë që tjetra është gjithashtu një ace. Nuk ka asnjë mënyrë për të identifikuar kartat që dëshironi dhe për t'i hequr ato nga tabela. Në realitet, shanset tona për të shmangur një përplasje janë shumë më të larta se në një lojë me letra, sepse në orbitë ne mund të shohim gjasat që disa objekte të përfshihen në përplasje dhe mund ta përqendrojmë vëmendjen tonë tek ato. Për shembull, objektet që janë në orbita të dendura të populluara siç janë heliosinkronët në lartësi midis 600 dhe 900 kilometra kanë më shumë gjasa të përfshihen në përplasje për shkak të mbingarkesës në këtë zonë. Nëse përqendrojmë vëmendjen tonë në objekte të ngjashme (dhe të tjera në orbita të ngjeshura në mënyrë të ngjashme) dhe marrim parasysh parashikimet e mundësisë së përplasjes së tyre, rezulton se duhet të heqim rreth 50 objekte në mënyrë që të zvogëlojmë numrin e pritur të përplasjeve katastrofike me vetëm një njësi, e cila rrjedh nga rezultatet e hulumtimit të ndërmarra nga anëtarët e agjencisë hapësinore IADC.
Dhe rezulton se edhe nëse disa objekte mund të hiqen nga një anije kozmike më e pastër (dhe pesë objektiva duket se janë një alternativë e gjithanshme), shumë fluturime - shpesh sfiduese dhe ambicioze - duhet të ndërmerren vetëm për të parandaluar një përplasje.
Pse nuk jemi në gjendje të parashikojmë më saktë mundësinë e përplasjeve dhe të heqim vetëm ato objekte që ne e dimë me siguri se do të jenë të rrezikshme? Ka shumë parametra që mund të ndikojnë në trajektoren e një sateliti, përfshirë orientimin e satelitit, pavarësisht nëse është lëvizje e çrregullt ose moti në hapësirë (i cili mund të ndikojë në zvarritjen e përjetuar nga satelitët). Edhe gabimet e vogla në vlerat fillestare mund të çojnë në mospërputhje të mëdha në rezultatet e llogaritjes së pozicionit të satelitit në krahasim me realitetin, dhe pas një periudhe relativisht të shkurtër. Në fakt, ne përdorim të njëjtën teknikë si parashikuesit: ne përdorim modele për të gjeneruar mundësinë e rezultateve specifike, por jo faktin që këto rezultate do të merren ndonjëherë.
Kështu, ne kemi teknologji që mund të përdoren herë pas here për të hequr mbeturinat e hapësirës. Ky është pozicioni i marrë nga Agjencia Evropiane e Hapësirës me misionin e tyre të planifikuar e. Deorbit, por ka ende probleme që duhet të zgjidhen në mënyrë që të identifikohen objektet më të përshtatshme për largim. Këto probleme duhet të adresohen para se udhëzimet e nevojshme dhe parimet metodologjike të vihen në dispozicion të atyre që janë të interesuar në përgatitjen e një programi afatgjatë të heqjes së mbeturinave nga hapësira, i cili është thelbësor për shërimin efektiv mjedisor.
Parimet metodologjike përsa i përket vendeve të veçanta, numri i tyre, kërkesat dhe kufizimet janë thelbësore për të rritur gjasat që përpjekjet për të përmirësuar mjedisin të jenë efektive dhe të vlefshme. Për të zhvilluar parime të tilla metodologjike, ne duhet të rishqyrtojmë pritjet tona të paarsyeshme për një rezultat të favorshëm.
