LEO mega takımyıldızlarının gelişimini kolaylaştırmak

Alçak Dünya Yörüngesi (LEO) mega takımyıldızlarının hızlı gelişimi, iletişim, navigasyon ve uzaktan algılama gibi insan bilimsel ilerlemesinin çeşitli yönlerine önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Bununla birlikte, takımyıldızların sınırsız konuşlandırılması, yörünge kaynaklarını da zorladı ve LEO’da uzay aracı tıkanıklığını artırdı ve bu da birçok uzay varlığının yörünge içi operasyonlarının güvenliğini ciddi şekilde etkiliyor.

LEO bölgelerinde uzay faaliyetlerinin uzun vadeli ve sürdürülebilir gelişimi için, daha rasyonel gözetim ve yönetişim mekanizmaları kullanılarak uzay ortamı istikrarı sağlanmalıdır. Yakın zamanda yayınlanan bir inceleme makalesinde Uzay: Bilim ve TeknolojiPekin Teknoloji Enstitüsü, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Okulu’ndan Jingrui Zhang, araştırma boşluğunu analiz etti ve LEO mega takımyıldızlarının gelişimini kolaylaştırdı.

Her şeyden önce yazar, Starlink, OneWeb, Iridium Next, Globalstar ve Flock dahil olmak üzere tipik LEO mega takımyıldızlarının mevcut gelişmelerini gözden geçirdi. SpaceX’in Starlink’ini örnek alarak, küresel kapsama alanı, yüksek hızlı, büyük kapasiteli ve düşük gecikmeli uzay tabanlı küresel iletişim sistemi elde etmek için 42.000 uydu içeren bir LEO takımyıldızı oluşturmayı hedefliyor. Starlink, uluslararası havacılık ve deniz taşımacılığı gibi ilgili alanlarda mükemmel performans göstermiştir. Dahası, Starlink güçlü bir komuta ve iletişim ağı olarak inşa edilebilir ve şimdiden Amerika Birleşik Devletleri’nde uzayın silahlandırılmasının önemli bir sembolü olmuştur.

Daha sonra yazar, astronomik gözlem, yörüngede uzay aracı güvenliği ve uzay ortamının gelişimi açısından LEO mega takımyıldızlarının etkisini analiz etti. Uzay bilimi perspektifinden bakıldığında, bu tür etkiler astronomik gözlemlerde, yörüngedeki uzay aracı güvenliğinde ve uzay ortamının evriminde özellikle belirgindi. Astronomik gözlem açısından, esas olarak 350-1100 km’de konuşlandırılacak olan yeni LEO mega takımyıldızları, yer tabanlı astronomik gözlem ekipmanlarının normal çalışmasını önemli ölçüde etkileyecektir. Yer tabanlı optik teleskoplar için, bir uydu görüş alanından geçtiğinde, uydu parlaklığına bağlı olarak gözlem verilerinde farklı derecelerde hasara neden oldu.

Ayrıca, aşırı sayıda uydu ve LEO mega takımyıldızlarının zayıf yönetim yetenekleri, yörüngedeki uzay araçlarının güvenliği için ciddi bir tehdit oluşturuyordu. Özellikle büyük, insanlı yüksek değerli uzay araçları için bu, yalnızca önemli ekonomik kayıplar riskini artırmakla kalmadı, aynı zamanda astronot güvenliğini de tehdit etti. LEO mega takımyıldızları, yörüngedeki bireysel uzay araçlarının güvenliğine tehdit oluşturmanın yanı sıra, uzay ortamı evriminin belirsizliğini artırdı. Kontrol edilemeyen hedeflerin sayısı, LEO mega takımyıldızları ile önemli ölçüde artmış, bu da LEO uzay nesnelerinin yoğunluğunda keskin bir artışa yol açarak, uzay enkazını azaltma ve uzay trafiği yönetimi için önemli zorluklar ortaya çıkarmıştır. LEO mega takımyıldızlarının hızlı büyümesi, uzay ortamının nihai olarak çökmesine yol açabilir.

Daha sonra yazar, olumsuz etkiyi azaltma veya bastırma sürecini iki ana boyuta ayırdı: uzay nesnelerinin gözetimi ve yönetimi. Uzay hedef gözetleme, uzay gözetleme altyapılarını ve uzay durumsal farkındalık teknolojilerini kullanarak uzay aracının emniyetli çalışmasını sağlamaktı.

Birçok kurum ve bilim adamı, çeşitli araştırma çalışmaları yapmış ve eksiksiz bir mimari ile uygulamalı bir uzay durumsal farkındalık (SSA) alanı oluşturmuştur. Bir gözlem sistemi, temel olarak, yer tabanlı ve uzay tabanlı olmak üzere iki konuşlandırma konumu ve optik ve radar olmak üzere iki algılama yöntemini içeriyordu. Şu anda, küresel performans açısından en iyi uzay gözlem sistemi, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki SSN’dir ve onu Rus Uzay Gözetleme Sistemi (SSS) ve Avrupa Birliği Uzay Gözetleme ve Takip Sistemi (EUSST) takip etmektedir.

LEO mega takımyıldızının geliştirilmesi nedeniyle, SSA, çoklu sensör yönetimi ve veri birleştirme açısından yeni zorluklarla karşı karşıya kaldı. SSA’nın yeteneklerini en üst düzeye çıkarmak için, çoklu sensör verilerinin etkin bir birleşimi ile çoklu sensörlerin verimli bir şekilde tahsis edilmesi gerekiyordu. Çoklu sensör yönetimi yöntemi, tüm sensör ağının görev gereksinimlerini karşılamak için birlikte çalışabilmesi için uygun gözlem talimatlarının uygun zamanlarda tahsis edilmesine atıfta bulunan sensör planlaması veya gözlem görevlerinin gönderilmesi açısından anlaşılabilir.

Artan sayıda yer tabanlı ve uzay tabanlı gözlem sensörlerinin çevrimiçi hale gelmesiyle birlikte, etkili çoklu sensör yönetim yöntemleri, uzay topluluğu tarafından acil bir talep haline geldi. Tipik optimizasyon yöntemlerine ek olarak, yüksek boyutlu ve büyük ölçekli senaryolarda iyi performans elde etmek için derin pekiştirmeli öğrenme algoritmalarına ve ilgili yöntemlere dayalı verimli ve optimal görev tahsis yöntemleri önerilmiştir.

Çok kaynaklı bilgi füzyonu, hedef durumu ve kimliği hakkında doğru bir tahminin yanı sıra çevresel duruş ve tehditlerin eksiksiz bir değerlendirmesini elde etmek için birden fazla sensörden ve bilgi kaynağından gelen verileri algılayan, ilişkilendiren ve birleştiren çok düzeyli ve çok yönlü bir bilgi işleme süreciydi.

Bununla birlikte, çok sensörlü bilgi füzyonu, düşük özerklik ve zayıf zamanlılık gibi sınırlamalar yaşadı. Uzay nesnelerinin yönetimine doğru, iki ana yönetim yöntemi vardı. İlk kategori, görev sonrası imha (PMD), gemide yörüngeden çıkma stratejileriyle yeni uzay nesnelerinin oluşumunu azaltmaktı. İkinci kategori, aktif enkaz kaldırma (ADR), esas olarak hizmet dışı uzay nesnelerinin yörüngeden çıkışını hızlandırmayı amaçladı ve nihai amaç, aktif insan faaliyetleri yoluyla hedefleri atmosfere çarpmaktı. PMD, doğum oranlarını önemli ölçüde azaltabilir ve uzay hatası hedeflerinin oranını artırabilir.

Ancak bu, büyüme trendini frenleyemez. ADR, mevcut başarısızlık hedeflerini ortadan kaldırabilir ve uzay çöpü büyümesi eğilimini temelden durdurabilir. Bununla birlikte, kaldırma verimliliğini artırmak için acil bir ihtiyaç vardı. Bu nedenle, hem PMD’nin entegre kullanımı hem de uzay nesnelerinin aktif olarak kaldırılması, uzay ortamının sürdürülebilirliğini sağlamak için bir ön koşuldu.

Son olarak, LEO mega takımyıldızlarının gelecekteki gelişimi ve potansiyel araştırma yönleri araştırıldı. LEO mega takımyıldızlarının kapsamlı uygulamaları, sınırlı frekans-yörünge kaynakları, küresel etki ve karmaşık kısıtlamalar gibi bazı benzersiz özellikler nedeniyle hala ön araştırma aşamasındadır.

Bu nedenle, gelecekteki gelişim için dört ana eğilim vardır:

1. Önde gelen firmalar, frekans yörünge kaynaklarını yığınlar halinde hızla rezerve edeceklerdi.
2. LEO mega takımyıldızlarından emsalsiz hasar uzay ortamına neden olabilir.
3. Gözetim sistemleri, yer tabanlıdan uzay tabanlı hale gelebilir.
4. Yönetişim yöntemleri, tek amaçlı hedeflerden çok amaçlı, düşük maliyetli ve yüksek verimli hedeflere doğru gelişebilir.

Yukarıda özetlenen eğilime göre, dört potansiyel araştırma yönü büyük ilgi görmektedir:

1. LEO frekans yörünge kaynak tahsisi için daha adil bir koordinasyon çerçevesi oluşturulmalıdır.
2. Önceden müzakere mekanizmalarını, kazalar sırasında kriz kontrol mekanizmalarını ve kaza sonrası imha mekanizmalarını daha da geliştirmek için uzay trafiği yönetimi için makul ve birleşik bir teknik standart önerilmelidir.
3. Zamanında gözetim için kritik teknolojiler, çok sensörlü bilgi füzyonunun özerklik hızı ve etkinliğindeki gelişmeler acilen gereklidir.
4. Etkili yönetişim için temel yöntemler daha da geliştirilmeye değerdir. Artık kullanılmayan uzay nesnelerinin yörüngeden çıkarılması, standartlaştırılmış, modüler, verimli ve tasarlanmış yönetişim araçları geliştirilerek hızlandırılmalıdır.

Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd tarafından sağlanmıştır