Warum der Mond ein Weltraumverkehrsleitsystem braucht

„Grandiose Verwüstung.“

Mit diesen Worten beschrieb Buzz Aldrin die weite Leere der Mondlandschaft, bevor er im Juli 1969 zum ersten Mal ihre Oberfläche betrat. Aber was wäre, wenn der Mond – oder vielmehr seine Umlaufbahn – danach nicht mehr so ​​trostlos wäre alle? Was wäre, wenn es, sagen wir, eher dem festgefahrenen Verkehr einer Hauptverkehrszeit in Los Angeles ähnelte? Was wäre wenn tatsächlich?

Angesichts der Tatsache, dass in der Geschichte der Menschheit insgesamt 12 Menschen auf der Mondoberfläche gelaufen sind, mag das eine gewaltige Hypothese erscheinen. Es ist jedoch auch eine beunruhigende Vorstellung, dass Forscher der University of Arizona, einer Universität, die bei der Kartierung der Mondoberfläche für Aldrins berühmte Apollo-11-Mission geholfen hat, derzeit viele Gedanken machen.

Ihr Plan – für den die Universität kürzlich 7,5 Millionen Dollar an Fördergeldern vom Space Vehicles Directorate des Air Force Research Laboratory erhalten hat – sieht im Wesentlichen das weltweit erste Flugverkehrskontrollsystem auf dem Mond vor. Es soll den Weltraumverkehr in der derzeit nicht verfolgten cislunaren Region zwischen unserem Planeten und dem Mond im Auge behalten und dabei helfen, Staus auf dem Mond zu vermeiden – und vielleicht sogar tödliche Kollisionen.

Und es kommt schneller als Sie denken zu einer Mondmission in Ihrer Nähe.

Wie ein ausrangierter Autoparkplatz im Weltraum

Es war der NASA-Wissenschaftler Don Kessler, der 1978 erstmals auf die Gefahr hinwies, die von der extrem hohen Dichte von Objekten ausgeht, die im erdnahen Orbit zirkulieren, und dass diese eine kaskadenartige Kettenreaktion möglicher Kollisionen auslösen könnten. (Sehen Sie sich den Anfang des Films Gravity aus dem Jahr 2013 an, um zu sehen, wie verheerend dies sein kann.)

Heute werden etwa 23.000 Weltraumschrott verfolgt, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 17.500 Meilen pro Stunde um die Erde sausen. Davon sind nur 3.500 aktive Nutzlasten, während der Rest – alles von toten Satellitenkernen bis hin zu ausrangierten Raketenteilen – inaktive, aber immer noch potenziell gefährliche Trümmer sind.

„Stellen wir uns vor, dass Sie seit der Erfindung des Automobils das Auto aus der Fabrik nehmen und tanken, dann [fahren, bis das Benzin ausgeht], es fallen lassen und ein neues Auto holen“, Vishnu Reddy , außerordentlicher Professor am Mond- und Planetenlabor der Universität von Arizona, gegenüber Digital Trends. „Das haben wir im Weltraum gemacht. Jedes Mal, wenn einem Raumschiff der Treibstoff ausgeht – und es könnte ein perfekt funktionierendes Raumschiff sein – lassen Sie es fallen und starten eine neue Nutzlast. [Im Laufe der Zeit] sammeln sich Dinge an.“

Das Problem, sagte er, sei eines der Sichtbarkeit: sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne. „Weltraum ist ein unlösbares Problem“, erklärte Reddy. „Es ist nicht wie eine Umweltkatastrophe, oder? Weißt du, es gibt eine Ölpest, du siehst die mit Öl bedeckten Pelikane, das löst eine viszerale Reaktion aus. Du zeigst jedem einen Punkt am Himmel und den meisten ist es egal. Es ist wie, warum sollte es mich interessieren – bis das Handy nicht mehr funktioniert oder das GPS nicht mehr funktioniert oder der Fußball auf dem Fernseher nicht mehr spielt. Dann reagieren die Leute.“

Trümmer, die die Mondumlaufbahn verschmutzen

Während erdumkreisender Weltraumschrott ein wenig Aufmerksamkeit erhalten hat, ist das Problem des Weltraumschrotts auf dem Mond weitgehend aufgedeckt. Das liegt daran, dass dies zumindest vorerst kein Problem darstellt.

Nach eigenen Angaben von Reddy ist der Mondumlaufkanal derzeit noch relativ frei. Verglichen mit den Tausenden von katalogisierten Objekten, die die Erde umkreisen, gibt es nur ein paar Dutzend Nutzlasten, die den Mond umkreisen. Von der kleinen Handvoll Satelliten in der Mondumlaufbahn sind die einzigen bemerkenswerten (möglicherweise die einzigen überhaupt) der NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, zwei Artemis-Raumschiffe (P1 und P2) und Chinas Chang'e 5-T1. Das ist weniger große Staus als das Äquivalent zu einem anderen Auto während einer mehrstündigen Fahrt durch das ländliche Wyoming.

Aber nur weil es heute Wyoming ist, heißt das nicht, dass es morgen nicht der LA Freeway ist. Oder, um Übertreibungen zu vermeiden, zumindest ein bisschen geschäftiger als derzeit.

„Wir hatten die erste Erforschung des Mondes in den [1960er Jahren]“, sagte Reddy. „Dann gab es in den letzten 50 Jahren oder so eine ruhige Phase in der Mitte. Aber jetzt gibt es ein erneutes Interesse an der Erforschung des Mondes. Wir erwarten, dass in den nächsten acht Jahren bis zu 50 Nutzlasten zum Mond fliegen. Wir wollen die Art von Situation vermeiden, die wir auf der Erde um den Mond haben, auch in der Mondumlaufbahn.“

Dies könnte sich auch als störend für Satelliten und potenziell gefährlich für Raumfahrtmissionen erweisen – sowohl mit als auch ohne Besatzung.

Die Idee, die Flugsicherung proaktiv anzugehen, ist natürlich nicht neu. Genau das ist bei der traditionellen, terrestrischen Flugsicherung passiert. Die ersten ernsthaften Versuche, Regeln für die Überwachung und Kontrolle des Luftverkehrs zu entwickeln, wurden 1922 unternommen, einige Jahre nach der ersten International Air Convention von 1919. Die erste Person, die sich offiziell als professioneller Fluglotse bezeichnen konnte, Archie League aus St Louis, Missouri, begann 1929 zu arbeiten. Mit 173.000 Passagieren , die 1929 in den USA flogen, verglichen mit 926 Millionen beförderten Passagieren im Jahr 2019, war der Himmel nicht gerade überfüllt. Dennoch hielt man eine Lösung für erforderlich – auch wenn sie wahrscheinlich auf dem prognostizierten Wachstum basieren würde.

„Ich komme aus der Welt der Asteroidenverfolgung“

Wie das Sprichwort sagt, besteht der erste Schritt zur Lösung eines Problems darin, zu erkennen, dass es überhaupt ein Problem gibt. Wenn es darum geht, ein Problem dieser Komplexität zu lösen, ist das Eingestehen des Problems jedoch bei weitem nicht die größte Hürde. Glücklicherweise sagte Reddy, zumindest anfangs, dass viele der aktuellen Technologien, die zum Verfolgen von Objekten von der Erde verwendet werden, zum Verfolgen von Mondumlaufbahnen verwendet werden können.

Reddy und seine Studenten im Lunar and Planetary Laboratory verwenden spezielle Sensoren in der Forschungseinrichtung Biosphere 2 der Universität, um cislunare Objekte zu charakterisieren. Diese Ausrüstungssuite umfasst mehrere Teleskope, die dem Bewusstsein für Weltraumdomänen gewidmet sind, darunter eines, das von einer Gruppe von Ingenieurstudenten der University of Arizona gebaut wurde.

„Vieles davon kann mit [den bodengestützten optischen Teleskopen] erledigt werden, die wir bereits für geostationäre Dinge haben“, sagte Reddy. „Sie sind nur schwächer, also muss man das Bild lange belichten und ein tieferes Bild machen.“

Sein eigener Hintergrund, bemerkte er, sei „hauptsächlich die Verteidigung des Planeten“. „Ich komme aus der Welt der Asteroidenverfolgung, daher stützen sich viele der Werkzeuge, die wir auf dieses spezielle Problem anwenden, auf planetare Verteidigungswerkzeuge und -technologien“, erklärte er. „Die Asteroidengemeinschaft verfolgt seit Jahrzehnten wirklich kleine Objekte, weit entfernt von der Erde. Wir nutzen eine Menge Software und Techniken [für dieses Projekt].“

Ich möchte ein Mondmodell werden

Das ultimative Ziel dieses Projekts – und es ist bereits weiter fortgeschritten, als Sie vielleicht denken – ist es, ein Modell zu bauen, das jedes Objekt, das den Mond umkreist, genau zeigt. Es wird dann mögliche Konjunktionen (der ausgefallene Raumbegriff für Abstürze) zwischen diesen Objekten und aktiven Nutzlasten hervorheben. Reddy sagte, dass das Tool für den diesjährigen Start von Artemis 1 verwendet wird, dem Debüt der Super-Heavy-Lift-Trägerrakete der NASA, mit dem Ziel, ein unbemanntes Orion-Raumschiff auf eine rückläufige Umlaufbahn des Mondes zu schicken.

Die Forscher werden ihr Modell auch privaten Raumfahrtunternehmen zur Verfügung stellen. „Wenn ein Hersteller zu uns kommt und sagt: ‚Hey, wir machen diese Mission zum Mond, können Sie bitte nach Konjunktionen suchen?' Ja, sicher«, sagte Reddy. „Das ist ein Service, den wir anbieten werden. Wir wollen die Entstehung von Trümmern vermeiden. Es macht uns mehr Arbeit, viele Dinge zu verfolgen. Nicht, dass wir faul wären, aber wenn wir es vermeiden und [die Mondumlaufbahn] sauber halten können, ist das besser für uns alle.“

Eine gute Frage ist, wie viel Durchsetzungskraft ein Weltraumverkehrskontrollsystem wie dieses haben würde. Nehmen wir der Argumentation halber an, dass ein chinesischer Satellit eine mögliche existenzielle Bedrohung für einen amerikanischen Weltraumstart darstellt – oder, wenn dieser Luftraum dichter bevölkert wird, riskieren zwei Raumschiffe eine mögliche Kollision. Wer wird derjenige sein, der das Recht auf Durchfahrt in einem möglichen außerirdischen Hühnerspiel beansprucht? Schwierige Frage. „Ich glaube nicht, dass wir irgendwelche Möglichkeiten zur Durchsetzung haben“, sagte Reddy. „Das ist [im Moment] eher eine akademische Übung.“

Eine weitere zukünftige Herausforderung, die noch ausgepackt werden muss, könnte darin bestehen, tatsächliche Weltraummissionen zu starten, um zusätzliche orbitale Ressourcen einzusetzen, die helfen können, Bereiche zu überwachen, die von der Erde aus nicht sichtbar sind, wie z. B. Objekte, die hinter dem Mond verborgen sind. (Wer weiß: Dies könnte sogar als Probelauf für ähnliche Initiativen auf anderen Planeten wie dem Mars dienen, die aufgrund der schwierigen Überwachung von der Erde aus den Aufbau einer völlig neuen Infrastruktur erfordern würden. „Ich denke, wir planen dies bereits tun Sie etwas für das Management des Weltraumverkehrs um den Mars herum“, sagte er.)

Vorerst wird sich das Team jedoch freuen, wenn dieser Proof of Concept seinen Wert als Werkzeug zur Unterstützung unserer fortgesetzten Weltrauminteressen unter Beweis stellt – und die Faszination für den Mond wiederbelebt.

„Unser Ziel ist es, dies auszureifen und zu zeigen, dass so etwas aufrechterhalten und nützlich sein kann“, sagte Reddy. „Dann geben wir es an die Leute weiter, die die wirkliche Verantwortung dafür tragen, dass dies am Laufen bleibt.“