Sciencemag.cz
Doporučujeme
Evropská kosmická agentura vydala zprávu, že začíná s přípravami inovativního systému, který by využíval procesů strojového učení, aby chránil družice před hrozbou kolize s jinými objekty – ať již pasivními družicemi nebo kosmickou tříští. Jinými slovy ESA vyvíjí systém, který zabrání kolizím, jelikož bude automaticky vyhodnocovat míru rizika srážky na oběžné dráze. Tento systém by umožnil zlepšit celý proces rozhodování, zda je úhybný manévr potřebný, či nikoliv. Systém by dokonce měl být schopen posílat konkrétní a na míru šité pokyny konkrétním družicím, kterým kolize hrozí, aby se mohly vyhnout.
Tím však plány nekončí. Podobná automatická rozhodnutí by se mohla odehrávat přímo na palubě družic, který by přímo informoval pozemní operátory na zemi i ostatní družice na oběžné dráze o svých záměrech. Tato schopnost bude nezbytná, aby automatická rozhodnutí jedné družice nezasahovala do plánů manévrování ostatních. Dá se očekávat, že čím více dat a zkušeností tyto inteligentní systémy nasbírají, tím lépe se budou rozhodovat a zlepší se i jejich schopnost předvídat, jak se může celá situace vyvinout. Díky tomu by postupně klesaly jak počty prvotních chyb při rozhodování, tak i náklady na provoz systému.
„Máme tu urgentní potřebu pro správu kosmického provozu, která bude mít jasné komunikační protokoly a bude více automatizovaná,“ uvedl Holger Krag, šéf oddělení Kosmické bezpečnosti v ESA a dodal: „Řízení leteckého provozu takto funguje už desítky let. Nyní je potřeba, aby se družicoví provozovatelé sešli a definovali koordinaci automatických manévrů.“
Kosmonautika se v posledních letech stále více proměňuje, ale na druhou stranu musí současné projekty čelit i historickým výzvám v podobě pozůstatků dřívějších družic, které zůstávají na oběžné dráze. Od začátku kosmického věku v roce 1957 proběhlo na celém světě zhruba 5 500 kosmických startů. Jen část vynesených objektů zanikla v atmosféře či odletěla mimo zemskou oběžnou dráhu. V lednu letošního roku byly odhady počtu objektů na oběžné dráze Země následující:
34 000 objektů větších než 10 centimetrů
900 000 objektů o velikosti 1 – 10 centimetrů
128 000 000 objektů o velikosti 1 – 10 milimetrů
Vzhledem k těmto číslům je pro pozemní operátory denním chlebem ochrana jim svěřených družic, zvlášť pokud jsou na hodně frekventovaných oběžných drahách. Tito lidé věnují velké množství času snaze zabránit katastrofické srážce jejich družice s kosmickou tříští. Aby těmto srážkám zabránili, posílají družicím příkazy k úpravě oběžné dráhy. Zjednodušeně řečeno jde o úhybné manévry, které družici pošlou mimo dráhu nebezpečného projektilu. Takové manévry vyžadují ověřená, přesná a aktuální data o oběžných drahách mnoha objektů. Tato data poskytuje například americká síť Space Surveillance Network, která plní roli jakési základny datových zpráv conjunction data messages, zkráceně CDM. Tyto zprávy varují před kolizí nebo blízkým přiblížením družice k jiné družici či k úlomku.
Typická družice na nízké oběžné dráze nasbírá každý týden několik stovek těchto varování. Pro většinu z nich se riziko srážky postupně snižuje podle toho, jak čas postupuje a s tím se sbírají další informace o obou oběžných drahách. Některá varování však zůstávají i nadále vysoká a je potřeba přistoupit k akci. ESA ve svém článku zmiňuje, že každá její družice na nízké oběžné dráze má každý týden průměrně dvě události, jejichž řešení vyžaduje detailní analýzu. Ta obnáší hodiny procházení dat a výpočtů vzdáleností mezi oběma objekty, či jejich pozice v budoucnu. Do toho všeho je potřeba započítat i nejistotu při pozorování a výsledkem je pravděpodobnost kolize.
Pokud výsledek ukáže pravděpodobnost srážky vyšší než 1 : 10 000, musí se příslušné týmy pustit do práce na přípravě úhybného manévru. Jakmile mají manévr naplánovaný, pošlou sondě příslušné pokyny. Manévr musí být prověřen, aby se zajistilo, že bude mít očekávaný efekt. Dále se klade důraz na to, aby například nepřiblížil sondu nebezpečně blízko k jinému tělesu, nebo dokonce nezpůsobil srážku.
Průměrně dělá ESA u každé družice jeden úhybný manévr ročně. Při většině z nich se družice vyhýbají kosmické tříšti. Cílem těchto manévrů je ochránit družici, ale podobné manévry velmi často naruší její chod. Výjimkou není přerušení sběru vědeckých informací či komunikace. Zapomínat nemůžeme ani na skutečnost, že každý manévr stojí družici cenné pohonné látky, jejichž množství hraje významnou roli v otázce životnosti každé družice.
Jak již bylo uvedeno výše, kosmonautika se v posledních letech mění. Počet malých soukromých družic rok od roku roste a toto tempo nabírá stále větší obrátky. ESA proto hovoří o začátku éry NewSpace, tedy nový vesmír. Mnoho družic funguje samostatně, ale poslední dobou jsou z úst mnoha firem oznamovány družicové konstelace o mnoha tisících kusech. Tyto masivní sítě, které mají poskytovat telekomunikační služby nebo zajišťují pozorování Země, se většinou umísťují právě na nízkou oběžnou dráhu.
Některé firmy už přikročily od slov k činům a začaly budovat družicové sítě tvořené stovkami či tisícovkami družic, které fotí Zemi nebo mají pokrýt naši planetu spolehlivým připojením k internetu. Tento trend se netýká pouze sítě Starlink od SpaceX, ve hře je mnohem více hráčů a do budoucna se nedá čekat žádné omezování tohoto trendu. Brzy tedy bude na oběžné dráze více aktivních družic, než kolik jich lidstvo vypustilo za celou svou dosavadní existenci.
Tyto družicové sítě budou mít pro obyvatele Země nesporný přínos, ale mnozí odborníci varují, že pokud nezměníme styl, jakým s družicemi pracujeme, může se z nich stát zdroj problémů z hlediska dlouhodobé udržitelnosti vesmírného prostředí. S tím, jak se budou oběžné dráhy kolem Země měnit na družicové dálnice, bude samozřejmě častěji docházet k blízkým přiblížením k jiným objektům. V tu chvíli se aktuálně používané manuální procesy výpočtu rizika kolizí a hledání možností, jak by měla družice reagovat, stanou příliš pomalými na to, aby fungovaly efektivně. Otevírá se tedy prostor pro automatické systémy, které dokáží data vyhodnocovat rychleji a přesněji než lidé.
Přeloženo z: https://www.esa.int/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
