Dešimtmečiais mokslininkai bandė išsiaiškinti minimalų palydovų, kurie galėtų pamatyti kiekvieną Žemės tašką, skaičių. Šis klausimas iš dalies motyvuojamas augančia kosminių šiukšlių problema, taip pat svarstymais dėl išlaidų ir efektyvumo. Iki devintojo dešimtmečio vidurio tyrėjas Johnas E. Draim‘as pasiūlė šios problemos sprendimą per keletą tyrimų, teigdamas, kad viskas, ko reikia, buvo keturių palydovų žvaigždynas.
Deja, jo sprendimas tuo metu tiesiog nebuvo praktiškas, nes norint išlaikyti palydovus orbitoje reikės milžiniškos svaidomosios medžiagos. Tačiau neseniai atlikto bendro tyrimo dėka tyrėjų komanda rado tinkamą veiksnių derinį, kad būtų įmanoma sudaryti keturių palydovų žvaigždyną. Jų išvados galėtų paskatinti telekomunikacijų, navigacijos ir nuotolinio stebėjimo pažangą, tuo pačiu sumažinant išlaidas.
Neseniai žurnale pasirodė tyrimas, kuriame aprašomos jų išvados Gamtos komunikacijos ir jam vadovavo Patrikas Reedas, Kornelio universiteto civilinės ir aplinkos inžinerijos profesorius. Prie Reedo prisijungė inžinieriai ir mokslininkai iš „The Aerospace Corporation“ ir Kalifornijos universiteto Daviso, remdami Nacionalinį mokslo fondą (NSF).
Siekdama išspręsti klausimą, kaip išlaikyti veikiantį žvaigždyną su minimaliu palydovų skaičiumi, komanda apsvarstė visus veiksnius, dėl kurių palydovai laikui bėgant deorbituojasi. Tai apima Žemės gravitacijos lauką, atmosferos pasipriešinimą, Mėnulio ir Saulės gravitacinę įtaką ir saulės radiacijos slėgį. Kaip paaiškino Redas:
„Vienas iš įdomių klausimų, kurie mums kilo, buvo: ar mes iš tikrųjų galime pakeisti šias pajėgas? Užuot sunaikinę sistemą, ar galime iš tikrųjų ją apversti, kad žvaigždynas imtųsi energiją iš tų jėgų ir naudotų jas aktyviai kontroliuodamas save? “
Bendradarbiavimas sujungė „The Aerospace Corporation“ patirtį moderniausių astrofizikų, operatyvinės logistikos ir modeliavimo srityse su pačios Reed žiniomis apie AI pagrįstas skaičiavimo paieškos priemones. Komanda taip pat rėmėsi „Blue Water“ superkompiuteriu Ilinojaus universitete, norėdama perbraukti šimtus tūkstančių galimų orbitų ir pasipiktinimų derinius.
Kaip paaiškino „Aerospace Corporation“ Ateities architektūros departamento sistemų direktorius A. Singhas:
„Pasinaudojome„ Aerospace “žvaigždynų projektavimo patirtimi kartu su Kornelio vadovaujančia intelektualiosios paieškos analizės analize ir atradome praktiškai įgyvendinamą„ Draim “žvaigždyno projekto alternatyvą. Šie žvaigždyno projektai gali suteikti esminių pranašumų misijų planuotojams, kuriant koncepcijas geostacionarinėse orbitose ir už jos ribų. “
Laikui bėgant komanda sugebėjo susiaurinti savo žvaigždynų dizainus iki dviejų modelių. Viename iš jų palydovai galėtų orbituotis visą parą ir pasiekti 86% viso pasaulio aprėptį. Kita vertus, palydovai orbita skristų 48 valandas ir pasiektų 95% aprėpties. Nors abu vengė 100 proc., Komanda nustatė, kad paaukojus nedidelę padengimo atsargą, bus padaryta reikšminga kompromisas.
Tai apima gebėjimą panaudoti daugiau energijos iš tos pačios gravitacinės ir saulės spinduliuotės, kuri paprastai apsunkintų palydovų valdymą ir sukeltų jų orbitas. Be to, palydoviniai operatoriai galėtų kontroliuoti, kur atsirastų aprėpties spragų ir jos truktų daugiausia 80 minučių per dieną. Kaip sakė Reedas, šis kompromisas yra vertas:
„Tai yra vienas iš tų dalykų, kai tobulumo siekimas iš tikrųjų gali sustabdyti naujoves. Ir jūs tikrai neatsisakote dramatiškos sumos. Gali būti misijų, kur jums būtinai reikia aprėpti bet kurią žemę, ir tokiais atvejais jums tereikės naudoti daugiau palydovų ar tinklo jutiklių ar hibridinių platformų. “
Kiti šio tipo pasyvaus palydovo valdymo pranašumai yra tai, kaip jis gali pailginti žvaigždyno gyvenimo trukmę nuo 5 iki 15 metų. Jiems taip pat reikės mažiau raketinio kuro ir jie galės plaukti didesniame aukštyje, taip sumažinant susidūrimo su erdvėlaiviais ir kitais orbitoje esančiais objektais riziką. Tačiau didžiausias pardavimo taškas yra tai, kiek ekonomiškai efektyvi ši sąranka būtų palyginti su įprastais palydovų žvaigždynais.
Tai daro tai ypač patraukliu tautoms ar komercinėms aviacijos ir kosmoso kompanijoms, kurios neturi reikiamų finansinių išteklių dideliems žvaigždynams dislokuoti.
„Net vienas palydovas gali kainuoti šimtus milijonų ar milijardus dolerių, priklausomai nuo to, kokie jutikliai yra jame ir kokia jo paskirtis. Taigi turėti naują platformą, kurią galite naudoti esamose ir naujose misijose, yra gana tvarkinga. Nuotolinio stebėjimo, telekomunikacijos, navigacijos, didelio pralaidumo jutimo ir grįžtamojo ryšio erdvėje potencialas yra labai didelis, o tai labai greitai vystosi. Tikriausiai yra įvairių programų, kurioms gali būti naudingas ilgaamžis, savarankiškai prisitaikantis palydovo žvaigždynas, turintis beveik visuotinę aprėptį. “
Šis tyrimas ne tik išsprendžia tebevykstantį klausimą dėl palydovo aprėpties ir žvaigždynų priežiūros. Tai taip pat lemia telekomunikacijų, navigacijos ir nuotolinio stebėjimo pažangą. Artimiausiu metu į kosmosą bus išsiųsta daugybė palydovų, kad būtų galima naudotis palydoviniu internetu („SpaceX“ „Starlink“ žvaigždynu), atlikti mokslinius eksperimentus ir stebėti Žemės atmosferą ir paviršių.
Tarp šio ir susijusių rūpesčių dėl kosmoso šiukšlių bus labai naudinga padaryti daugiau su mažiau (ir už mažiau pinigų)!
