Alanın kullanılabilir kalabilmesi için daha iyi “park noktalarına” ihtiyacı var ve bir mühendis bunları buluyor

Uzaya gidecek her görevin varış yerinde bir “park yeri” olması gerekir. Ancak yörüngelerde bulunan bu park yerleri hızla işgal ediliyor veya çarpışmalara karşı daha savunmasız hale geliyor.

Uzaya fırlatılan nesnelerin çoğu, park ettikleri bölgelerde saniyede 4 milden daha hızlı yol alabilen uydulardır. Yaklaşık 10 kez Şu anda uzayda bulunan uydu sayısının 2030 yılına kadar fırlatılması bekleniyor. Eş zamanlı olarak uydu takımyıldızları da uzaya fırlatılacak. sayısı ve büyüklüğü artıyor. Bunlar, GPS’in etkinleştirilmesi, Dünya’nın gözlemlenmesi, internet erişimi ve diğer iletişim türlerinin etkinleştirilmesi gibi bir sistem olarak birlikte çalışan uydu gruplarıdır.

Purdue Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nde havacılık ve uzay bilimleri alanında yardımcı doçent olan David Arnas, “Bu kadar yoğun uydu varken, bir şey bozulacak ve çarpışmaya neden olacak. Bu sadece bir olasılık meselesi” dedi. “Uydu takımyıldızları o kadar büyüyor ve sayıları artıyor ki, hepsini doğru bir şekilde takip etmek ve uzun vadeli güvenliklerini hesaplamalı araçlarla bile sağlamak imkansız hale geliyor.”

Arnas ve yüksek lisans öğrencileri, uydular için daha iyi park yerleri tasarlamak amacıyla yörüngelerin nasıl kullanılabileceğini araştırıyorlar; hem bu mevcut konumların çoğunun zaten alınmış olduğu Dünya’ya yakın alanlarda, hem de yakında park yeri sayısı artacak olan uzayın diğer kısımlarında. Uydu popülasyonu gibi Dünya ile Ay arasındaki geniş alana cislunar bölgesi adı verilir. Araştırma grubu aynı zamanda boyutları arttıkça uydu takımyıldızlarını fizibil bir şekilde analiz etmek için yeni yöntemler geliştiriyor.

Arnas’ın hedefi alanı daha eşitlikçi hale getirmek. Uzay aracını herhangi bir yer yerine belirlenmiş park yerlerine koymak, uzayın görevlerin güvenli bir şekilde gerçekleştirilemeyeceği kadar kalabalık hale gelme olasılığını azaltabilir.

“Uzay, tıpkı su ve hava gibi insanlığın ortak kaynağıdır. Çok geniş görünse de yine de sınırlıdır. Gelecek nesillerin de ona adil bir şekilde erişebilmesini sağlamak bizim sorumluluğumuzdur” dedi.

Uydu takımyıldızlarının daha güvenli bir şekilde büyümesine yardımcı oluyoruz

Uydu takımyıldızlarının Dünya’ya daha yakın veya sonunda Ay’a yakın konumlandırılmış olması fark etmez, uzay enkazı kaçınılmaz bir sorundur.

Sadece bir ay içinde, bir uydu patlamasından veya alçak Dünya yörüngesindeki çarpışmadan kaynaklanan enkaz parçaları tüm Dünya’yı kaplayabilir. Bu enkaz her yere yapışabilir birkaç yıldan birkaç yüz yıla kadar, rakıma bağlı olarak. Alçak Dünya yörüngesi daha kalabalık hale gelirse uyduların, vurulmadan önce enkazın önünden hızlıca kaçabilecekleri çok az yeri olacak.

Bu karmaşık bir matematik problemini ortaya koyuyor. Ancak Arnas ve öğrencileri, büyük uydu takımyıldızlarını nasıl organize edeceklerini belirliyorlar, böylece devasa bir enkaz bulutu onlara doğru ilerlediğinde nasıl yeniden yapılandırılmaları gerektiğini tahmin etmek mümkün olacak.

“Parçalanma olayının yaşandığı bir bölgede çok sayıda uydu varsa, bu uyduları hareket ettirmek zorunda kalacağız. Bu, yalnızca uyduların son konumlarını değil, aynı zamanda her uydunun yapacağı manevraları da optimize etmemiz gerektiği anlamına geliyor. çok kısa bir süre içinde performans sergilemeleri gerekiyor ve şu anda birkaç büyük takımyıldızın dahil olması durumunda bunu yapmak mümkün değil” dedi.

“Ancak genel bir yapınız, bölgedeki tüm uyduları içeren bir dağılımınız varsa bu sadece mümkün değil, kağıt kalemle bile yapabileceğimiz bir şey. Yeniden yapılandırma olasılıklarını öngörebiliyoruz ve beklenmedik bir şey olursa çok hızlı tepki verebiliyoruz. olur.”

Arnas nasıl yapılacağına dair bulgular yaptı Yörünge kapasitesini tahmin edin, çarpışma riskini azaltın uydu takımyıldızları içinde ve uydu yörüngelerini tasarlayarak bozulmalara karşı daha dayanıklı. Geliştirdiği bir yöntem, uyduların birbirlerinden koruması gereken minimum mesafeyi hesaplayın Böylece belirli bir yörüngede ne olursa olsun, her uydu çarpışmayı önleyecek kadar uzakta olacaktır. Ayrıca yeni bir yol da önerdi. alt kümelerdeki büyük uydu takımyıldızlarını analiz edin böylece çalışmaları daha kolay olur.

Şu anda, birkaç politika var uyduların uzayda nereye yerleştirilebileceğini düzenliyor. Arnas, yarattığı araçlar aracılığıyla karar vericileri yeni bir uydu fırlatmanın veya yeni bir takımyıldız kurmanın sonuçlarının ne olabileceği konusunda bilgilendirmeye yardımcı olmayı umuyor.

“Politika yapıcılara, bir görevi onaylamanın uzay sektörünün gelecekteki kapasitesini ve sürdürülebilirliğini nasıl etkileyeceğini bilmeleri için bir yol vermek istiyorum” dedi.

Dünya ile ay arasındaki yolculuğu yakıt açısından daha verimli hale getiriyoruz

Uzay görevlerindeki ve uydu yoğunluğundaki artış yalnızca Dünya’ya yakın yörüngede dönen uzay araçlarını etkilemiyor.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde cislunar bölgesinde düzinelerce görev seyahat edecek olabilir, ancak uzay aracının her bir görev için izlemesi gereken yörüngeleri çizmek zor. Güneş radyasyonu ve Dünya, Ay ve diğer gezegenlerin birleşik çekim kuvveti, yörüngeler ve bunların nasıl kullanıldığı üzerinde büyük etkiye sahiptir.

Bu sorunun çözülmesine yardımcı olmak için Arnas’ın araştırma grubu, bu yörüngeleri tasarlamak ve uzay aracının Dünya’dan Ay’a kadar 338.900 mil yol alırken yakıt tasarrufu yapmasına yardımcı olmak için sözde rezonans yörüngelerinin nasıl kullanılabileceğini araştırıyor.

Arnas ve Purdue yüksek lisans öğrencisi Andrew Binder, NASA’nın geçmişte araştırdığı bir fikir “ipler” adı verilen çok uzun kablo yapılarını kullanarak yakıt harcamadan uyduları alçak Dünya yörüngesinden itmek. Bu fikri cislunar bölgesine uygulayan Arnas ve Binder, uzayda bir çift ipe dayalı yeniden kullanılabilir bir altyapı inşa etmeyi planlıyor. Dünya ile ay arasında uyduları “yakala ve fırlat”. İplerden biri Dünya’nın etrafında, diğeri ise Ay’ın etrafında yörüngede olacak. İpler, uyduların cislunar uzayı geçmesi için gerekli itici gücü sağlayacak, böylece bu yolculuğu gerçekleştirmek için yakıt tüketmek zorunda kalmayacaklar.

Her ne kadar bulguları ön hazırlık olsa da Arnas ve Binder, cislunar uzayda seyahat etmenin daha akıcı bir yolunu bulmaya yardımcı olabileceğini umdukları bu bağlama sisteminin daha karmaşık modellerini geliştiriyorlar.

Arnas, “Ay’a gidiş-dönüş misyonları daha yaygın hale gelecekse, cislunar sistemindeki yüklerin geçişini sağlayacak yörüngede halihazırda inşa edilmiş bir altyapıya sahip olmak çok faydalı olabilir” dedi.