شبکه‌ای برای پیشگیری از اثر کِسلِر

به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ در حال حاضر بیش از 500 هزار زباله‌ی فضایی در مدارهای اطراف زمین قرار دارند. این زباله‌ها شامل بقایای ماهواره، موشک‌های ماهواره‌بر و بسیاری قطعات کوچک و بزرگ دیگر می‌شوند. سرعت گردش این زباله‌ها به دور زمین بسیار زیاد بوده و در برخی موارد به بیش از 27 هزار کیلومتر در ساعت نیز می‌رسد. زباله‌های فضایی که با این سرعت حرکت می‌کنند، حتی کوچک‌ترین آن‌ها نیز، به راحتی می‌تواند در برخورد با دیگر تجهیزات فضایی مانند ماهواره‌ها، به آن‌ها آسیب‌های جدی وارد کرده یا آن‌ها را نابود می‌کند. این موضوع باعث افزایش زباله‌های فضایی شده و در یک حرکت زنجیر بار، میدان مینی به وجود می‌آورد که مأموریت‌های فضایی بعدی را با مشکل مواجه می‌کند. این پدیده به عنوان اثر کسلِر (Kessler syndrome) شناخته می‌شود. با توجه به توضیح داده شده ردیابی مسیر حرکت زباله‌های فضایی برای محافظت از انواع ماهواره‌ها و حفظ امنیت سفرهای فضایی ضروری به نظر می‌رسد.
ردیابی زباله‌های فضایی برای محافظت از تجهیزات فضایی، نیاز به نظارت مداوم بر رفتار آن‌ها، مانند میزان تراکم، سرعت و نوع حرکتی که می‌کنند، داشته و مسئولیت این کار را نیروی هوایی آمریکا، تحت عملیاتی با نام شبکه‌ی نظارت فضایی آمریکا (¹SSN) بر عهده دارد. این عملیات شامل یک شبکه‌ی جهانی متشکل از 20 رادار و تلسکوپ نوری است. با وجود این در طول چند سال گذشته تجارت فضایی رشد کرده و هر کدام از شرکت‌های فعال در این زمینه، شبکه‌هایی مقرون به صرفه و متشکل از صدها حسگر مختلف و مخصوص به خود را توسعه داده‌اند؛ شبکه‌ی نظارت فضایی و دیگر شبکه‌های ایجاد شده نمی‌توانند به راحتی یا با سرعت مناسب داده‌ها را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. از طرفی به اشتراک‌گذاری داده‌ها و ترکیب آن‌ها باید به‌صورت دستی صورت بگیرد و شبکه‌ی نظارت فضایی آمریکا نیز تنها می‌تواند داده‌هایی را که از حسگرهایی با دقت بالا جمع‌آوری می‌شود را پذیرفته و بررسی کند.

اثر کسلر

برای بهبود نظارت، ارائه یک‌راه حل برای همه‌ی شبکه‌های ذکر شده که بتواند سرعت جمع‌آوری و پردازش دادها را از منابع گوناگون مانند اجتماعی، تجاری، علمی و همکارهای بین‌المللی، افزایش دهد ضروری به نظر می‌رسد؛ بنابراین همه‌ی مردم می‌توانند بر زباله‌های فضایی نظارت داشته و تشخیص دهند آیا ماهواره‌ای در خطر قرار دارد یا خیر؟
سازمان دارپا به تازگی برنامه‌ی خود با نام اُربیت‌آتلوک² (O2) را با هدف امن نگه‌داشتن فضای اطراف زمین معرفی کرد. دارپا با کمک این برنامه داده‌های به دست آمده از هفت آگاهی موقعیتی فضا³ (SSA) را که از بیش از 100 حسگر جمع‌آوری می‌شوند با هم ادغام کرده است. دارپا به زودی الگوریتم‌های خودکار خود را که به صورت یکپارچه برای استخراج و شناسایی اطلاعات استفاده می‌شوند، آزمایش کرده و آن‌ها را در اختیار کارشناسان قرار می‌دهد تا بتوانند به کمک آن‌ها به صورت زمان واقعی (real time) تصمیم‌گیری بکنند.
جرمی رالی (Jeremy Raley)، مدیر برنامه‌های دارپا گفت: «ما می‌توانیم با توجه به نسل جدید تلسکوپ‌ها، امکانات راداری مستقر در مناطق مختلف و تحول به وجود آمده در روش پردازش انواع داده‌ها، به پیش‌بینی و ردیابی و  گسترده‌ی اشیای فضایی خطرناک پرداخته و اقدام به برطرف کردن خطر بکنیم. اگر ما موفق شویم، برنامه‌ی اُربیت‌آتلوک با استفاده از یک چارچوب مشترک، می‌تواند یک انقلاب در ارتش آمریکا، جامعه نظارت جهانی فضایی و روش استفاده از داده‌های آگاهی موقعیتی فضا ایجادکند. این موضوع باعث می‌شود حجم داده‌های مفید به دست آمده حدود 2 یا 3 برابر افزایش پیدا کند. این موضوع علاوه بر کاهش هزینه، زمان تولید نشانه‌ها و هشدارها را از چند هفته به چند ساعت کاهش می‌دهد.»
در صورتی که برنامه‌ی دارپا و الگوریتم‌های ذکر شده با موفقیت پیاده‌سازی شوند. داده‌ها با سرعت بالاتری پردازش شده و اطلاعات مفید بیشتری به دست می‌آید. این موضوع باعث می‌شود داده‌هایی که ممکن است اطلاعات نادرستی را با خود داشته باشند، اصلاح شوند.
الگوریتم‌های ذکر شده بخشی از آرشیو داده‌های پروژه‌ی اُربیت‌آتلوک هستند. این پروژه و الگوریتم‌ها می‌توانند داده‌های به‌دست‌آمده از حسگرها را جمع‌آوری کرده و پردازش کنند. سازمان دارپا نیز در صورت لزوم می‌تواند به‌سرعت آرشیو داده‌ها را دوباره پیکربندی کند تا استفاده از داده‌های در حال رشد ساده‌تر شود.
دارپا قصد دارد برنامه‌ی خود را در پاییز سال 2016 آزمایش کن و در صورت موفقیت‌آمیز بودن آن، شبکه‌ی اوربیت‌آتلوک را به سازمان‌هایی مانند نیروی هوایی آمریکا، ناسا اداره هوانوردی فدرال (FAA)، صنعت و دیگر سازمان‌های دولتی منتقل کند. دارپا همچنین قصد دارد از فناوری‌های به کار رفته در طرح خود در برنامه‌های هالمارک (Hallmark) نیز استفاده کند. هدف هالمارک ارائه قابلیت‌ها و دستیابی به پیشرفت‌های بعدی در شرکت فضایی فرماندهی و کنترل آمریکا است.

________________________________

1 - United States Space Surveillance Network
2 - OrbitOutlook

3  - آگاهی موقعیت فضا یکی از برنامه های آژانس فضایی اروپا برای دسترسی به اطلاعات دقیق در مورد محیط اطراف زمین و خطراتی موجود در آن است.