Masalah pencemaran ruang menjadi perhatian seluruh komuniti aeroangkasa. Perkembangan hipotetis di orbit Bumi rendah, seperti sindrom Kessler, yang meramalkan pembentukan serpihan ruang di luar kawalan, telah menggegarkan media popular. Jelas bahawa ada keperluan untuk penyelidikan mendasar untuk memahami bahaya apa yang bahkan dipenuhi oleh serpihan kecil, dan untuk menghitung berapa banyak yang kita sanggup bayar untuk membersihkan angkasa lepas.
Dewasa ini, ahli politik, saintis, juruteknik dan masyarakat umum sangat menyedari tentang percambahan puing-puing angkasa. Terima kasih kepada kerja asas J-K. Liouville dan Nicholas Johnson, yang diterbitkan pada tahun 2006, kami memahami bahawa kadar serpihan cenderung terus meningkat pada masa akan datang, walaupun semua pelancaran dihentikan. Sebab pertumbuhan yang berterusan ini adalah perlanggaran yang dijangka berlaku antara satelit dan tahap roket yang sudah berada di orbit. Ini sangat membimbangkan banyak operator satelit, yang terpaksa mengambil langkah-langkah yang sesuai untuk melindungi aset mereka.
Sebilangan pakar percaya bahawa insiden ini akan menjadi permulaan serangkaian pertembungan yang menjadikannya hampir mustahil untuk mengakses orbit Bumi rendah. Fenomena ini, yang pertama kali dijelaskan secara terperinci oleh perunding NASA Donald Kessler, biasanya disebut sebagai sindrom Kessler. Tetapi kenyataannya mungkin sangat berbeza dengan ramalan atau peristiwa serupa yang ditunjukkan dalam filem "Gravity". Sesungguhnya, hasil yang disampaikan kepada Jawatankuasa Penyelarasan Serpihan Angkasa Antar-Agensi (IADC) pada persidangan keenam Eropah mengenai perkara ini menunjukkan jangkaan peningkatan serpihan hanya 30 peratus selama 200 tahun dengan pelancaran berterusan.
Pertembungan masih akan berlaku, tetapi kenyataannya akan jauh dari senario bencana yang ditakuti oleh beberapa orang. Pertumbuhan jumlah serpihan ruang dapat dikurangkan menjadi tahap yang sederhana. Cadangan IADC adalah untuk menyebarkan secara meluas dan mematuhi garis panduan mitigasi puing-puing ruang, terutama berkaitan dengan peneutralan sumber tenaga, yang harus dikembangkan sepenuhnya pada akhir penerbangan, dan pembuangan setelah akhir penerbangan. Walaupun begitu, dari sudut pandang IADC, peningkatan jumlah sampah yang diharapkan, walaupun ada upaya yang terus dilakukan, masih memerlukan pengenalan langkah-langkah tambahan untuk memerangi faktor risiko yang ada.
Tiada kemajuan?
Minat yang besar dalam penambakan persekitaran ruang diperhatikan sembilan tahun selepas penerbitan karya Liouville dan Johnson. Khususnya, langkah-langkah telah diambil di seluruh dunia untuk mengembangkan kaedah untuk mengeluarkan objek dari orbit Bumi rendah. Agensi Angkasa Eropah, misalnya, baru-baru ini mengumumkan niatnya untuk mendapatkan sokongan pemerintah untuk pelancaran kapal angkasa Eropah pada dekad berikutnya. Agensi ini telah melakukan banyak kajian untuk menentukan cara yang rasional dan boleh dipercayai untuk mencapai matlamat. Elemen utama perencanaan adalah model komputer ruang puing-puing, yang menunjukkan bahawa pertumbuhan puing-puing dapat dicegah dengan membuang tahap kapal angkasa atau roket tertentu. Dalam simulasi komputer, objek-objek ini diidentifikasi sebagai yang paling rentan terhadap perlanggaran, jadi setelah mereka dikeluarkan dari orbit, jumlah perlanggaran harus berkurang dengan tajam, yang akan mencegah munculnya serpihan baru akibat dari serpihan serpihan.
Hampir sepuluh tahun telah berlalu sejak penerbitan karya Liouville dan Johnson, dan mengejutkan bahawa di peringkat antarabangsa atau nasional tidak ada prinsip metodologi yang secara jelas menentukan langkah-langkah untuk menghilangkan akibat pencemaran ruang dekat Bumi. Tampaknya ada beberapa sikap tidak peduli tentang mengembangkan prosedur pembuangan serpihan, walaupun ada tuntutan untuk tindakan. Tetapi adakah begitu?
Sebenarnya, keadaannya tidak semudah yang disangka. Mengenai prosedur penyingkiran serpihan ruang, ada beberapa persoalan asas yang masih perlu dijawab. Yang menjadi perhatian khusus adalah isu-isu yang berkaitan dengan pemilikan, akauntabiliti dan ketelusan. Sebagai contoh, banyak teknologi yang ditawarkan untuk penyingkiran serpihan juga dapat digunakan untuk membuang atau mematikan kapal angkasa yang aktif. Oleh itu, seseorang boleh mengharapkan tuduhan bahawa teknologi ini adalah senjata. Terdapat juga persoalan mengenai kos program pembuangan sampah yang konsisten. Sebilangan juruteknik menganggarkannya berpuluh-puluh trilion dolar.
Namun, mungkin alasan yang paling penting untuk kurangnya prinsip metodologi yang memadai terletak pada kenyataan bahawa kita belum tahu bagaimana melakukan penambakan, yang dalam praktiknya kita bermaksud penyucian ruang luar. Tetapi ini tidak bermaksud bahawa kita tidak tahu teknologi apa yang kita perlukan.
Algoritma untuk penggunaan sekali sahaja telah dikembangkan secara praktikal. Masalah sebenarnya timbul dari tugas yang nampaknya mudah: untuk menentukan serpihan "betul" yang akan dikeluarkan dari orbit. Dan sehingga kita dapat menyelesaikan masalah ini, nampaknya kita tidak akan dapat menuntut kembali ruang.
Bermain bangkai kapal
Untuk menyedari sifat bermasalah dalam menyelesaikan tugas yang kelihatannya mudah seperti mengenal pasti sampah yang akan dibuang, kami menggunakan analogi permainan dengan setumpuk 52 kad permainan biasa. Dalam analogi ini, setiap peta mewakili objek di luar angkasa yang mungkin ingin kita keluarkan untuk mengelakkan perlanggaran. Setelah kad-kad tersebut dibagikan, kami meletakkan setiap kad secara berasingan di atas meja. Matlamat kami sekarang adalah untuk mencuba mengenal pasti ace dan mengeluarkannya dari meja, kerana kad-kad ini mewakili satelit atau objek besar dari serpihan ruang yang mungkin menjadi peserta dalam perlanggaran pada suatu ketika nanti. Kami boleh mengeluarkan sebilangan kad dari jadual yang kami mahukan, tetapi setiap kali kami mengeluarkan satu kad, kami perlu membayar $ 10. Sebagai tambahan, ketika kita menjauh, kita tidak berhak melihat peta (jika satelit dikeluarkan dari orbit, kita tidak dapat mengatakan dengan pasti apa sebenarnya yang dapat menjadi peserta dalam perlanggaran tersebut). Akhirnya, kita harus membayar $ 100 untuk setiap ace yang masih ada di atas meja, yang mewakili kemungkinan kerugian akibat perlanggaran yang melibatkan satelit kita (pada hakikatnya, kos penggantian satelit dapat berkisar antara $ 100,000 hingga $ 2 bilion).
Baiklah, bagaimana kita dapat menyelesaikan masalah ini? Di seberang, semua kad adalah sama, jadi tidak ada cara untuk mengetahui di mana ace berada, dan satu-satunya cara untuk memastikan kami telah membersihkan semua kad adalah dengan membersihkan semua kad dari meja. Dalam contoh kami, ini akan menelan belanja maksimum $ 520. Di luar angkasa, kita menghadapi masalah yang sama: kita tidak tahu dengan tepat objek mana yang terlibat dalam perlanggaran, tetapi terlalu mahal untuk mengeluarkannya, jadi kita harus memilih. Anggaplah kita telah membuat pilihan: untuk mengeluarkan satu kad bernilai $ 10, berapakah kemungkinan kita mengeluarkan ace? Nah, kebarangkalian kad adalah ace dibahagi empat dengan 52, dengan kata lain kira-kira 0, 08, atau 8 persen. Oleh itu, kebarangkalian kad bukan ace adalah 92 peratus. Ini adalah kemungkinan kita membuang $ 10 kita.
Apa yang berlaku jika kali ini kita mengambil kad kedua (yang akan dikenakan bayaran $ 10 lagi)? Kemungkinan kad kedua adalah ace bergantung pada sama ada kad pertama adalah ace. Sekiranya ini berlaku, maka kebarangkalian kad kedua juga ace dibagi tiga dengan 51 (kerana sekarang hanya ada tiga ace di geladak, yang telah menurun satu kad). Sekiranya kad pertama bukan ace, maka kebarangkalian kad kedua adalah ace adalah empat dibahagi dengan 51 (kerana masih ada empat ace di geladak yang lebih kecil).
Kita boleh menggunakan kaedah ini untuk menentukan kemungkinan kita telah membuang kedua-dua kad tersebut - kita hanya menggandakan kebarangkalian untuk mencari jawapannya: 4/52 kali 3/51, yang memberi kita kebarangkalian 0,0045 atau 0,45 persen bernilai $ 20 per dua kad dikeluarkan. Tidak begitu memberangsangkan.
Walau bagaimanapun, kita juga dapat menentukan kebarangkalian untuk menghilangkan sekurang-kurangnya satu daripada ace. Setelah menarik dua kad, ada kemungkinan 15 peratus bahawa kita berjaya membuang sekurang-kurangnya satu daripada ace. Kedengarannya lebih menjanjikan, tetapi kemungkinannya tidak begitu baik sekarang.
Ternyata untuk meningkatkan peluang menggambar sekurang-kurangnya satu kartu as, kita perlu mengeluarkan lebih dari sembilan kad (bernilai $ 90) atau lebih dari 22 kad (bernilai $ 220) jika kita ingin memastikan 90 peratus bahawa kita telah membuang salah satu ace. Walaupun kita berjaya, tiga ace masih ada, jadi secara keseluruhan kita masih harus membayar $ 520, yang secara kebetulan adalah jumlah yang sama dengan yang harus kita bayar jika kita memilih pilihan dengan penghapusan semua kad.
Permainan sudah berakhir
Kembali dari analogi kami ke persekitaran ruang sebenar, keadaan nampaknya lebih membimbangkan. Pada masa ini, kira-kira 20,000 objek dilacak di orbit menggunakan rangkaian stesen pemerhatian ruang AS, dengan kira-kira enam peratus objek ini beratnya lebih dari satu tan, yang dapat berpartisipasi dalam pelanggaran dan yang mungkin ingin kita hapus. … Dalam analogi kad, masalah kita adalah bahawa bahagian belakang semua kad adalah sama dan kebarangkalian yang satu adalah ace of spade adalah sama dengan kebarangkalian yang lain juga adalah ace. Tidak ada cara untuk mengenal pasti kad yang anda mahukan dan mengeluarkannya dari jadual. Pada hakikatnya, peluang kita untuk mengelakkan perlanggaran jauh lebih tinggi daripada permainan kad, kerana di orbit kita dapat melihat kemungkinan beberapa objek terlibat dalam perlanggaran dan kita dapat memusatkan perhatian kita pada mereka. Contohnya, objek yang berada di orbit berpenduduk padat seperti heliosinkron pada ketinggian antara 600 hingga 900 kilometer kemungkinan besar terlibat dalam perlanggaran akibat kesesakan di zon ini. Sekiranya kita memusatkan perhatian kita pada objek serupa (dan yang lain pada orbit sesak yang sama) dan mengambil kira ramalan kemungkinan perlanggarannya, ternyata kita mesti mengeluarkan kira-kira 50 objek untuk mengurangkan jangkaan bencana bencana dengan hanya satu unit, yang mengikuti hasil penyelidikan yang dilakukan oleh anggota agensi angkasa IADC.
Dan ternyata walaupun beberapa objek dapat dikeluarkan oleh kapal angkasa tunggal yang bersih (dan lima sasaran nampaknya merupakan alternatif serbaguna), banyak penerbangan - yang sering mencabar dan bercita-cita tinggi - harus dilakukan hanya untuk mencegah satu perlanggaran.
Mengapa kita tidak dapat meramalkan kemungkinan perlanggaran dengan lebih tepat dan hanya membuang objek yang kita tahu pasti berbahaya? Terdapat banyak parameter yang dapat mempengaruhi lintasan satelit, termasuk orientasi satelit, sama ada pergerakan tidak menentu atau cuaca ruang angkasa (yang dapat mempengaruhi seret yang dialami oleh satelit). Bahkan kesalahan kecil dalam nilai awal dapat menyebabkan perbezaan besar dalam hasil pengiraan kedudukan satelit dibandingkan dengan kenyataan, dan setelah jangka waktu yang agak singkat. Sebenarnya, kami menggunakan teknik yang sama dengan peramal: kami menggunakan model untuk menghasilkan kemungkinan hasil tertentu, tetapi bukan fakta bahawa hasil ini akan pernah diperoleh.
Oleh itu, kami mempunyai teknologi yang dapat digunakan sekali-sekala untuk membuang serpihan ruang. Ini adalah kedudukan yang diambil oleh Badan Angkasa Eropah dengan misi mereka yang dirancang e. Deorbit, tetapi masih ada masalah yang perlu diselesaikan untuk mengenal pasti objek yang paling sesuai untuk dikeluarkan. Masalah-masalah ini mesti ditangani sebelum panduan dan prinsip metodologi yang diperlukan dapat disediakan bagi mereka yang berminat untuk menyiapkan program penyingkiran serpihan ruang jangka panjang yang penting untuk pemulihan persekitaran yang berkesan.
Prinsip metodologi dari segi laman web tertentu, jumlah, keperluan dan kekangan mereka sangat penting untuk meningkatkan kemungkinan usaha untuk memperbaiki persekitaran menjadi berkesan dan bermanfaat. Untuk mengembangkan prinsip metodologi seperti itu, kita mesti mempertimbangkan semula jangkaan kita yang tidak masuk akal terhadap hasil yang baik.
