С ростом числа спутников на орбите Земли увеличивается угроза столкновений: новый метод моделирования орбит в окололунном пространстве

Согласно последним данным, на орбите Земли сейчас находится более 45,000 искусственных объектов. Эта цифра включает не только тысячи спутников, необходимых для обеспечения интернета, GPS и других коммуникационных нужд, но и значительное количество космического мусора, возникшего в результате предыдущих запущенных нами космических миссий. В условиях стремительного увеличения числа запусков оборудования в нижнюю околоземную орбиту становится критически важным предотвращение столкновений между этими объектами.

Исследователи Лоренсовской лаборатории им. Ливермора (LLNL, США) разработали новый метод моделирования орбит в окололунном пространстве — области, расположенной между Землёй и Луной. С помощью открытой базы данных и мощных суперкомпьютеров лаборатории они смоделировали, как выглядели бы миллионы орбит в течение шести лет.

«Когда у вас есть миллион орбит, это даёт возможность провести глубокий анализ, используя приложения машинного обучения», — пояснил ученый ЛЛНЛ Денвир Хиггинс. «Можно попытаться предсказать срок жизни орбиты, её стабильность и даже выявить аномалии, чтобы понять, движется ли орбита необычным образом».

Результаты их работы показали, что примерно половина смоделированных орбит оставалась стабильной как минимум в течение года, а менее 10% сохраняли стабильность на протяжении полной шести-летней симуляции.

Согласно словам ученого Трэвиса Йегера, «нет уравнения, которое бы точно могло предсказать, где будет спутник через неделю. Вам нужно делать шаги вперед постепенно». Данное утверждение подчеркивает, насколько сложным является прогнозирование орбитального движения в условиях растущей загруженности космоса.

Для отслеживания миллиона орбит за шесть лет в симулированной среде потребовалось колоссальное количество вычислительных ресурсов. ЛЛНЛ потратил 1,6 миллиона часов CPU — эквивалентно более 182 годам обработки на одном компьютере. Используя суперкомпьютеры Quartz и Ruby, лаборатории удалось завершить расчёты всего за три дня.

Эти результаты могут оказаться полезными для определения «перекрестков» в космическом пространстве для спутников в будущем. Лаборатория также отметила, что с учетом продолжающегося запуска спутников различными странами без глобальной координации этот инструмент может стать полезным для управления безопасностью на орбите.

В свете растущей обеспокоенности по поводу космического мусора и потенциальных столкновений, эксперты предлагают более интенсивное сотрудничество на международном уровне. Согласно данным Европейского космического агентства, ежегодно запускается около 300 спутников, при этом число будущих проектов только возрастает. Это создает риски, которые требуют комплексного подхода к управлению космическим движением, включая создание новых международных стандартов и технологий для обеспечения безопасности.

Таким образом, работа Лоренсовской лаборатории открывает новые горизонты для мониторинга и управления орбитальным движением, предлагая пути для снижения вероятности столкновений и повышения устойчивости космической инфраструктуры.