Sürdürülebilir bir uzay ortamı nasıl olurdu?

4 Ekim 2022, insanlığın Uzay Çağı’nın başlangıcının 65. yıldönümünü kutladığı için hayırlı bir gün olacak. Her şey 1957’de, yörüngeye gönderilen ilk yapay uydu olan Sovyet uydusu Sputnik-1’in fırlatılmasıyla başladı. O zamandan beri, dünya çapında 40’tan fazla ülkeden yaklaşık 8.900 uydu fırlatıldı. Bu, uzay enkazı ve gelecekteki takımyıldızlar, uzay araçları ve hatta düşük Dünya yörüngesindeki (LEO) habitatlar için temsil ettiği tehlike hakkında artan endişelere yol açmıştır.

Bu, “uzay çöplerini” temizlemek için önerilen birçok çözüme ve bunların yörüngeden çıkıp yanmasına izin verecek uydu tasarımlarına yol açtı. Ne yazık ki, mega takımyıldızlarla çevrili bir gezegenin uzun vadede sürdürülebilir olup olmadığı hakkında hala sorular var. Warwick Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan James A. Blake tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırma, LEO’daki enkaz ortamının evrimini inceledi ve gelecekteki uzay operasyonlarının sürdürülebilir bir şekilde yürütülüp yürütülemeyeceğini değerlendirdi.

Doktora derecesi için projesinde Blake, ekvatorun yaklaşık 36.000 km (22.370 mi) üzerinde jeosenkron Dünya yörüngelerinde (GEO’lar) uzay enkazının görüntülenmesi ve izlenmesine odaklandı. Uzayın bu bölgesinde, uydular Dünya’nın dönüşünü takip eder ve Dünya ile aynı yörünge periyoduna sahiptir, bu da onu telekomünikasyon için oldukça aranır hale getirir. Bununla birlikte, bu bölgedeki alan çok sınırlıdır ve bu da aşırı kalabalık ve moloz gibi ciddi sorunlara yol açabilir.

Özellikle, Blake’in ana çalışması, La Palma adasındaki Roque de los Muchachos Gözlemevi’nde Isaac Newton Teleskobu kullanılarak gerçekleştirilen soluk jeosenkronize enkaz araştırmasıydı. Çalışmaları, Ocak 2021’de Advances in Space Research dergisinde yayınlanan “DebrisWatch I: Soluk jeosenkronize enkaz araştırması” başlıklı bir çalışmada özetlendi. Bu çalışmada belirttiği gibi, GEO’daki enkaz popülasyonu iyi sınırlı değildir, ancak büyüyen bir sorunu temsil eder.

tarihi bir sorun

ESA’nın Uzay Enkaz Ofisi’ne (SDO) göre, 3 Mart 2022 itibariyle, Sputnik-1’den bu yana Dünya yörüngesine yaklaşık 12.720 uydu fırlatıldı. Bunlardan tahmini 7.810’u yörüngede kalıyor ve bunların yaklaşık 5.200’ü hala çalışıyor. Tümü, LEO’daki yaklaşık 29.860 enkaz nesnesinin Dünya tabanlı gözlem ağları tarafından düzenli olarak izlendiğini ve kataloglarında tutulduğunu söyledi.

Daha önce, uyduların çarpışmamasını sağlamak için uygulanan katı boşluk düzenlemeleri nedeniyle GEO’daki enkaz popülasyonunun oldukça ihmal edilebilir olacağı düşünülüyordu. Bununla birlikte, Lüksemburg merkezli telekom SES SA’nın sahibi olduğu AMC-9 ve Lockheed Martin’in Telkom-1’i olan iletişim uydularının yakın zamanda belirgin şekilde imha edilmesi, GEO’da bir enkaz alanının var olduğuna dair net kanıtlar sağladı. Bu, GEO’daki gelecekteki takımyıldızlar için yeni çıkarımlar sunar.

Blake’in Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, uzay enkazının evriminin grafiğini çıkarmak, enkaz azaltmanın geleceği için çok önemlidir:

“Sputnik 1, son altmış yılda Dünya yörüngesine fırlatılan binlerce uydunun ilkiydi ve bu sayı hızla artmaya devam ediyor. Bazıları Dünya atmosferine yeniden girerken, diğerleri terk edilmiş ve kontrolsüz bir durumda yörüngede dönüyor. güvendiğimiz aktif uydular için bir tehdit oluşturuyor.

“Zamanla, kasıtlı uydu karşıtı testlerin yanı sıra kazara patlamalar ve çarpışmalar nedeniyle yörünge enkaz popülasyonu arttı. Bu olaylar tarafından üretilen enkazın büyük çoğunluğu bizim için görünmez olmaya devam ediyor, mevcut nesil gözetim ağlarımız tarafından tespit edilemeyecek kadar küçük. , yine de uzay aracına ciddi şekilde zarar verme potansiyeline sahip.”

Blake’e göre, insanlığın Dünya’ya yakın çevreyi sömürmesinden öğrenilecek bir ders var. Uzay araştırmasının ve Dünya’daki yaşamın birbirine bağlı doğasına uygun olarak, bu aynı ders, insanlığın yerdeki faaliyetleri için de geçerlidir. Kısacası, gelecek nesillerin Uzay Çağı’nın başlangıcından beri sahip olduğumuz özgürlüklerden yararlanabilmesi için insanlığın sürdürülebilir şekilde hareket etmesi gerekiyor. Bunu yapmak için Blake, çarpışmadan kaçınmanın şart olduğunu söylüyor:

“Etkili çarpışmadan kaçınma, zamanında ve doğru bilgi gerektirir. Uydu ve enkaz katalogları daha da büyüdükçe, gözetleme ağları, operatörlere yeterli uyarı sağlamak için giderek daha fazla nesneyi izlemekle görevlendiriliyor ve operatörler, gemilerini zarar görmeden manevra yapmayı seçebiliyor. “

İzleme ve azaltma

Yörüngede kontrol edilemeyen bir enkaz ortamını önlemeye yönelik mevcut strateji, iki yönlü bir yaklaşımı içeriyor: izleme ve “pasifleştirme”. Uyduları ve enkazı izleme görevi, dünya çapında çeşitli uzay kurumları ve devlet daireleri tarafından yürütülmektedir. Örneğin, California’daki Vanderburg Hava Kuvvetleri Üssü’ndeki (JSpOC) Ortak Uzay Operasyon Merkezi, yörüngedeki uyduları ve enkazı izlemek için optik ve radar sensörlerinin bir kombinasyonu olan Uzay Gözetleme Ağlarını (SSN’ler) kullanır.

Johnson Uzay Merkezi’nde bulunan NASA Yörünge Enkaz Program Ofisi (ODPO), enkaz büyümesini kontrol etmek için önlemler geliştirirken yörünge enkaz ortamını ölçer. Washington DC’deki NASA Genel Merkezinde bulunan Güvenlik ve Görev Güvence Ofisi (OSMA), güvenlik, güvenilirlik ve uzay ortamının sürdürülebilirliğini sağlamak için kurum çapında politika ve prosedürlerin geliştirilmesinden, uygulanmasından ve denetlenmesinden sorumludur.

Ayrıca, Almanya’nın Darmstadt kentindeki Avrupa Uzay Operasyonları Merkezi’nde (ESOC) bulunan ESA’nın Uzay Enkaz Ofisi (SDO) da bulunmaktadır ve bu ofis, yörüngesel enkaz ortamının ölçülmesinden ve modellenmesinden ve koruma ve azaltma stratejilerinin geliştirilmesinden sorumludur. Ayrıca, Uzay Enkazı Üzerine Avrupa Yeterlilikler Ağı’nı (SD NoC) oluşturan ESA’nın kurucu kuruluşları ile faaliyetleri ve araştırma çabalarını koordine eder.

Uluslararası düzeyde, on üç ulusal uzay ajansını (NASA, Roscosmos, ESA ve Hint ve Çin uzay ajansları dahil) içeren bir forum olan Ajanslar Arası Uzay Enkaz Koordinasyon Komitesi (IADC) var. Bu kuruluş, 2001 yılında, birden çok kez revize edilen (en son 2020’de ortaya çıkan) ve o zamandan beri Birleşmiş Milletler Dış Uzayın Barışçıl Kullanımları Komitesi (UNCOPUOS) tarafından kabul edilen yönergeler geliştirmiştir.

İşin diğer ucunda, operatörlerin atmosferik yeniden giriş yoluyla görev tamamlandıktan sonraki 25 yıl içinde uyduları elden çıkarmaya teşvik edildiği ünlü “25 yıl kuralı” var. Alçak irtifa uyduları bunu zaten doğal olarak yapabiliyor olabilir. Buna karşılık, potansiyel olarak uyumlu olmayan uydular, yörüngeden çıkma sürecini hızlandırmak için iticiler, sürükleme yelkenleri ve diğer araçlarla donatılabilir. Blake’in açıkladığı gibi:

“Operatörler, görevlerinin sonunda, uydu veya roket gövdesinde kalan herhangi bir dahili enerji kaynağını tüketerek veya tasarruf ederek, böylece patlama şansını azaltarak uzay aracını ‘pasifleştirmeye’ teşvik edilir. Alçak Dünya yörüngesinde yörüngeden çıkan uzay aracı hala endişe verici derecede düşük ve uluslararası ölçekte işbirliğine yönelik bir destek, enkaz sorununun üstesinden gelmek için çok önemli olacak.”

Bir politika sorunu

Sonuç olarak Blake, uzayda sürdürülebilirliği sağlamanın önündeki en büyük engellerden birinin politika olduğunu belirtiyor. Geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca, UNCOUPOUS tarafından kabul edilen IADC yönergeleri, uluslararası sahnede standart azaltma uygulamalarının temelini oluşturmuştur. Ne yazık ki, bu kılavuz ilkeler isteğe bağlıdır (yani yasal olarak bağlayıcı değildir) ve bazı uzay yolculuğu yapan ülkeler bunları ulusal düzenleyici çerçevelerine dahil etmemeyi seçmiştir.

Ek olarak, LEO’da “25 yıl kuralına” bağlılık çok düşük kalıyor ve yeniden giriş süreci, yüksek irtifa GSO bölgesindeki nesneler için uygun bir seçenek değil. Sonuç olarak, operatörler tipik olarak hizmet dışı bırakılan uyduları GSO’nun çok ötesindeki sözde “mezarlık” yörüngelerine ya da süper eşzamanlı yörünge (SSO) olarak bilinen şeye yükseltmeye çalışacaklardır. Bu, gelecekteki uydular tarafından kullanılmak üzere yörüngedeki operasyonel bölgeyi temizleme etkisine sahiptir, ancak enkaz hala Ay’a veya derin uzaya gidecek uzay araçları için bir tehdit oluşturabilir.

Blake, gerekli olanın, enkaz azaltma yönetmeliklerine daha sıkı bağlılıkla birlikte çalışan bir aktif enkaz kaldırma (ADR) politikası olduğunu söylüyor:

“Sonuçta, bir dizi teknolojik engel henüz ortadan kalkmamış olsa da, ölü uzay aracını ve enkazı aktif olarak yok etmek için düzenli kaldırma misyonları yürütmek isteyeceğiz. Kasım 2021’de yapılan son Rus ASAT testinin kanıtladığı gibi, ayrıca bir de var. pervasız davranışlara karşı yaptırım uygulamak için uluslararası kabul görmüş, yasal olarak bağlayıcı düzenlemelere ihtiyaç var.”

Ayrıca NASA, ESA, Çin Ulusal Uzay Ajansı (CNSA) ve diğer uzay ajansları şu anda ADR sistemlerini test ediyor. Konseptler arasında Dünya tabanlı yönlendirilmiş enerji dizileri (lazerler), plazma ışınları, zıpkınlar ve ağlarla donatılmış uzay araçları ve manyetik uzay römorkörleri yer alıyor. Blake, son yıllarda operatörleri güvenli uygulamalara ve enkaz azaltımına bağlı kalmaya teşvik edecek bir “uzay sürdürülebilirlik derecesi” formüle etme çabalarının da olduğunu söylüyor. Ancak, birkaç soru cevapsız kalıyor.

Örneğin, uzaya erişimin daha yaygın hale gelmesiyle birlikte, düzenleyici bir çerçeve, Üniversite liderliğindeki CubeSat deneylerini ticari uydu takımyıldızlarıyla (bir Starlink) nasıl karşılaştırır? Ayrıca, kontrolsüz enkaz içeren bir çarpışma durumunda kanun koyucular nasıl sorumluluk yükleyecekler? Ve ortaya çıkan uzay ajansları ile uzayda on yıllardır varlığını sürdürenler arasında eşit bir oyun alanı sağlamak için hangi mekanizmalar mevcut olacak?

Bu sorular etrafındaki tartışmalar ve çözüm bulma girişimleri şu anda etrafımızda aktif olarak gelişiyor. Ayrıca, Space Court Foundation (SCF) ve Space Generation Advisory Council (SGAC) gibi kar amacı gütmeyen kuruluşların yükselişine yol açmıştır. Ayrıca McGill Üniversitesi’ndeki Hava ve Uzay Hukuku Enstitüsü (IASL) ve Birleşmiş Milletler Dış Uzay İşleri Ofisi (UNOOSA) tarafından politikayı formüle etmek ve kristalize etmek için uzun zamandır onurlandırılan çabalar da var.

Uzaydaki varlığımız artmaya devam ederken, önümüzdeki yıllarda bazı canlı tartışmalar, kararlar ve etkileyici yenilikler bekleyebiliriz. Her zaman olduğu gibi, bu gelişmelerin arkasındaki itici güç, temel bir ihtiyaç meselesi olacaktır. İnsanlığın uzaydaki geleceği, yörüngedeki devasa enkaz alanları ile gerçekleşemeyecek bir şey olan erişilebilirlik ve güvenliğe bağlıdır.