Uzay kirliliği sorunu tüm havacılık camiasını ilgilendirmektedir. Uzay enkazının kontrolden çıktığını öngören Kessler sendromu gibi düşük Dünya yörüngesindeki bu tür varsayımsal gelişmeler, popüler medyayı bile karıştırdı. Küçük bir parçanın bile ne tür tehlikelerle dolu olduğunu anlamak ve uzayı temizlemek için ne kadar ödemeye razı olduğumuzu hesaplamak için temel araştırmalara ihtiyaç olduğu açıktır.
Bugün politikacılar, bilim adamları, teknisyenler ve genel halk, uzay enkazının çoğalmasının derinden farkında. J-K'nın temel çalışması sayesinde. 2006'da yayınlanan Liouville ve Nicholas Johnson, tüm fırlatmalar durdurulsa bile gelecekte enkaz oranının artmaya devam edeceğini anlıyoruz. Bu sürekli büyümenin nedeni, zaten yörüngede olan uydular ve roket aşamaları arasında gerçekleşmesi beklenen çarpışmalardır. Bu, varlıklarını korumak için uygun önlemleri almak zorunda kalan birçok uydu operatörü için büyük endişe kaynağıdır.
Bazı uzmanlar, bu olayların, düşük Dünya yörüngesine erişmeyi neredeyse imkansız hale getirecek bir dizi çarpışmanın sadece başlangıcı olacağına inanıyor. İlk kez NASA danışmanı Donald Kessler tarafından ayrıntılı olarak açıklanan bu fenomene yaygın olarak Kessler sendromu denir. Ancak gerçek, "Yerçekimi" adlı uzun metrajlı filmde gösterilen benzer tahminlerden veya olaylardan çok farklı olacak. Nitekim, konuyla ilgili altıncı Avrupa konferansında Kurumlar Arası Uzay Enkaz Koordinasyon Komitesi'ne (IADC) sunulan sonuçlar, sürekli fırlatmalarla 200 yılda enkazda yalnızca yüzde 30'luk bir beklenen artış olduğunu gösterdi.
Çarpışmalar olmaya devam edecek, ancak gerçek, bazılarının korktuğu felaket senaryosundan çok uzak olacak. Uzay enkazı miktarındaki artış oldukça mütevazı bir düzeye indirilebilir. IADC'nin önerisi, özellikle uçuşun sonunda tamamen geliştirilmesi gereken enerji kaynaklarının nötralizasyonu ve uçuşun bitiminden sonra imha edilmesi ile ilgili olarak, uzay enkazı azaltma yönergelerini geniş çapta yaymak ve sıkı bir şekilde bunlara uymaktır. Bununla birlikte, IADC açısından, devam eden çabalara rağmen, atık miktarında beklenen artış, halen mevcut risk faktörleriyle mücadele için ek önlemlerin alınmasını gerektirmektedir.
İlerleme yok?
Liouville ve Johnson'ın çalışmalarının yayınlanmasından dokuz yıl sonra uzay ortamının ıslahına büyük ilgi duyuldu. Özellikle, nesneleri düşük Dünya yörüngesinden çıkarmak için yöntemler geliştirmek için dünya çapında adımlar atılmıştır. Örneğin Avrupa Uzay Ajansı, yakın zamanda, önümüzdeki on yıl içinde bir Avrupa uzay aracının fırlatılması için hükümet desteği sağlama niyetini açıkladı. Ajans, hedefe ulaşmanın rasyonel ve güvenilir yollarını belirlemek için çok sayıda çalışma yürütmüştür. Planlamanın önemli bir unsuru, belirli uzay aracı veya roket aşamalarını kaldırarak enkaz büyümesinin önlenebileceğini gösteren enkaz alanının bilgisayar modelleriydi. Bilgisayar simülasyonlarında, bu nesneler çarpışmalara en yatkın olarak tanımlanır, bu nedenle yörüngeden çıkarıldıktan sonra çarpışma sayısı keskin bir şekilde azalmalıdır, bu da enkazın saçılması sonucunda yeni enkazın ortaya çıkmasını önleyecektir.
Liouville ve Johnson'ın çalışmalarının yayınlanmasından bu yana neredeyse on yıl geçti ve uluslararası veya ulusal düzeyde, Dünya'ya yakın uzayın kirlenmesinin sonuçlarını ortadan kaldırmak için önlemleri açıkça tanımlayan metodolojik ilkelerin olmaması şaşırtıcıdır. Eylem çağrılarına rağmen, bir enkaz imha prosedürü geliştirme konusunda biraz kayıtsızlık var gibi görünüyor. Ama gerçekten öyle mi?
Aslında durum göründüğü kadar basit değil. Uzay enkazını kaldırma prosedürüyle ilgili olarak, hala cevaplanması gereken bazı temel sorular var. Mülkiyet, hesap verebilirlik ve şeffaflıkla ilgili konular özellikle endişe vericidir. Örneğin, enkaz kaldırma için sunulan teknolojilerin çoğu, aktif bir uzay aracını kaldırmak veya devre dışı bırakmak için de kullanılabilir. Dolayısıyla bu teknolojilerin silah olduğu yönünde suçlamalar beklenebilir. Tutarlı bir çöp imha programının maliyeti ile ilgili sorular da vardır. Bazı teknisyenler bunu on trilyonlarca dolar olarak tahmin ettiler.
Bununla birlikte, belki de yeterli metodolojik ilkelerin eksikliğinin en önemli nedeni, pratikte uzayın arındırılmasını kastettiğimiz ıslahın nasıl gerçekleştirileceğini henüz bilmememizde yatmaktadır. Ancak bu, hangi teknolojilere ihtiyacımız olduğunu bilmediğimiz anlamına gelmez.
Tek seferlik kullanım için algoritmalar zaten pratik olarak geliştirilmiştir. Asıl sorun, görünüşte basit bir görevden kaynaklanmaktadır: yörüngeden çıkarılacak "doğru" enkazı belirlemek. Ve bu sorunu çözene kadar alanı geri kazanamayacağız gibi görünüyor.
enkaz oynamak
Kaldırılacak çöpleri belirlemek gibi görünüşte basit bir görevi çözmenin sorunlu doğasını anlamak için, 52 sıradan iskambil destesi olan bir oyun benzetmesini kullanıyoruz. Bu benzetmede, her harita bir çarpışmayı önlemek için çıkarmak isteyebileceğimiz uzaydaki bir nesneyi temsil eder. Kartlar dağıtıldıktan sonra, her kartı ayrı ayrı kapalı olarak masaya koyarız. Şimdiki amacımız asları belirlemeye çalışmak ve onları masadan kaldırmak, çünkü bu kartlar gelecekte bir noktada çarpışmaya katılan uyduları veya diğer büyük uzay enkazlarını temsil ediyor. Masadan istediğimiz kadar kart çıkartabiliyoruz ama ne zaman bir kart çıkarsak 10$ ödemek zorunda kalıyoruz. Ek olarak, uzaklaştıkça haritaya bakma hakkımız yok (bir uydu yörüngeden çıkarılırsa, çarpışmaya tam olarak neyin katılımcı olabileceğini kesin olarak söyleyemeyiz). Son olarak, masada kalan her as için 100 dolar ödememiz gerekiyor, bu da uydularımızı içeren çarpışmalardan kaynaklanan potansiyel kayıpları temsil ediyor (gerçekte, bir uyduyu değiştirmenin maliyeti 100.000 ila 2 milyar dolar arasında değişebilir).
Peki, bu sorunu nasıl çözebiliriz? Ters tarafta, tüm kartlar aynıdır, bu nedenle asların nerede olduğunu söylemenin bir yolu yoktur ve tüm asları temizlediğimizden emin olmanın tek yolu tüm kartları masadan temizlemektir. Örneğimizde, bu maksimum 520 dolara mal olacak. Uzayda da aynı problemle karşı karşıyayız: Hangi nesnelerin çarpışmalara dahil olabileceğini tam olarak bilmiyoruz, ancak hepsini kaldırmak çok pahalı, bu yüzden seçim yapmalıyız. Diyelim ki bir seçim yaptık: 10 dolar değerinde bir kartı çıkarmak için, bir as çıkarma olasılığımız nedir? Kartın as olma olasılığı 52'ye dörde bölünebilir, yani kabaca yüzde 0, 08 veya yüzde 8'dir. Böylece kartın as olmama olasılığı yüzde 92'dir. Bu, 10 dolarımızı boşa harcama ihtimalimizdir.
Bu sefer ikinci bir kart alırsak ne olur (bu bize 10 dolara daha mal olacak)? İkinci kartın as olma olasılığı, ilk kartın as olup olmamasına bağlıdır. Eğer durum buysa, ikinci kartın da bir as olma olasılığı üç bölü 51'dir (çünkü artık destede bir kart azalmış olan sadece üç as vardır). İlk kart as değilse, ikinci kartın as olma olasılığı dörde bölü 51'dir (çünkü daha küçük destede hala dört as vardır).
Her iki ası da ortadan kaldırma olasılığımızı belirlemek için bu yöntemi kullanabiliriz - cevabı bulmak için olasılıkları çarpmamız yeterlidir: 4/52 çarpı 3/51, bu bize iki kart başına 20 ABD Doları değerinde 0,0045 veya yüzde 0,45 olasılık verir. kaldırıldı. Pek cesaret verici değil.
Bununla birlikte, aslardan en az birini çıkarma olasılığını da belirleyebiliriz. İki kart çektikten sonra, aslardan en az birini başarıyla çıkarma şansımız yüzde 15'tir. Bu kulağa daha umut verici geliyor, ancak şu anda ihtimaller de pek iyi değil.
Aslardan en az birini çekme şansını artırmak için, yüzde 90 emin olmak istiyorsak dokuzdan fazla (90 dolar değerinde) veya 22'den fazla (220 dolar değerinde) kartı çıkarmamız gerektiği ortaya çıktı. aslardan birini kaldırdığımızı. Başarılı olsak bile, masada hala üç as var, bu yüzden toplamda hala 520 dolar ödememiz gerekiyor, bu da tesadüfen, kaldırma seçeneğini seçmiş olsaydık, tüm kartlar için ödememiz gereken miktarla aynı.
oyunlar bitti
Analojimizden gerçek uzay ortamına dönersek, durum daha endişe verici görünüyor. Şu anda, ABD uzay gözlem istasyonları ağı kullanılarak yörüngede yaklaşık 20.000 nesne izleniyor, bu nesnelerin yaklaşık yüzde altısı bir tondan fazla ağırlığa sahip, varsayımsal olarak bir çarpışmaya katılabilir ve kaldırmak isteyebiliriz. … Kart analojisinde problemimiz, tüm kartların arkasının aynı olması ve birinin maça ası olma olasılığı ile diğerinin de as olma olasılığı ile aynı olmasıdır. İstediğiniz kartları belirleyip masadan kaldırmanın bir yolu yok. Gerçekte, bir çarpışmadan kaçınma şansımız bir kart oyunundan çok daha yüksektir, çünkü yörüngede bazı nesnelerin çarpışmaya karışma olasılığını görebiliriz ve dikkatimizi onlara odaklayabiliriz. Örneğin, 600 ila 900 kilometre arasındaki irtifalarda heliosenkronize gibi yoğun nüfuslu yörüngelerde bulunan nesnelerin, bu bölgedeki tıkanıklık nedeniyle çarpışmalara karışmaları daha olasıdır. Dikkatimizi benzer nesnelere (ve diğerlerini benzer şekilde sıkışık yörüngelere) odaklarsak ve çarpışma olasılıklarının tahminlerini hesaba katarsak, beklenen felaket çarpışma sayısını azaltmak için yaklaşık 50 nesneyi kaldırmamız gerektiği ortaya çıkıyor. IADC uzay ajansı üyeleri tarafından üstlenilen araştırma sonuçlarından çıkan sadece bir birim.
Ve ortaya çıktı ki, tek bir daha temiz uzay aracı tarafından birkaç nesne kaldırılabilse bile (ve beş hedef çok yönlü bir alternatif gibi görünüyor), çoğu zaman zorlu ve iddialı olan birçok uçuşun yalnızca bir çarpışmayı önlemek için gerçekleştirilmesi gerektiği ortaya çıktı.
Neden çarpışma olasılığını daha doğru bir şekilde tahmin edemiyoruz ve sadece tehlikeli olacağını bildiğimiz nesneleri kaldıramıyoruz? Uydunun yönü, düzensiz hareket mi yoksa uzay havası mı (uyduların yaşadığı sürüklenmeyi etkileyebilir) dahil olmak üzere bir uydunun yörüngesini etkileyebilecek birçok parametre vardır. İlk değerlerdeki küçük hatalar bile, uydunun konumunun gerçeğe göre hesaplanmasının sonuçlarında ve nispeten kısa bir süre sonra büyük farklılıklara yol açabilir. Aslında, tahmincilerle aynı tekniği kullanıyoruz: belirli sonuçların olasılığını oluşturmak için modeller kullanıyoruz, ancak bu sonuçların asla elde edileceği gerçeğini kullanmıyoruz.
Bu nedenle, uzay enkazını ortadan kaldırmak için ara sıra kullanılabilecek teknolojilere sahibiz. Bu, Avrupa Uzay Ajansı'nın planlanan görevi e. Deorbit ile aldığı konumdur, ancak kaldırılacak en uygun nesneleri belirlemek için hala çözülmesi gereken sorunlar vardır. Etkili çevresel iyileştirme için gerekli olan uzun vadeli bir uzay enkazı kaldırma programı hazırlamakla ilgilenenlere gerekli kılavuzlar ve metodolojik ilkeler sunulmadan önce bu sorunlar ele alınmalıdır.
Belirli sahalar, sayıları, gereksinimleri ve kısıtlamaları açısından metodolojik ilkeler, çevreyi iyileştirme çabalarının etkili ve değerli olma olasılığını artırmak için esastır. Bu tür metodolojik ilkeleri geliştirmek için, olumlu bir sonuca ilişkin makul olmayan beklentilerimizi yeniden gözden geçirmeliyiz.