Роль научного сообщества в защите космического пространства, управлении движением аппаратов в космическом пространстве и снижении негативного воздействия космического мусора

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 2(8) 2016

В целях создания условий для полемики, общения и привлечения интереса мы публикуем комментарии и мнения ведущих космических экспертов, научных кругов и всех, кто прямо или косвенно принимают участие в аэрокосмических и космических исследованиях. В этой статье оба автора, Морайба К. Джа и Брайан C. Тен Эйк, из Университета штата Аризона высказывают своё предположение, что следует гораздо более активно привлекать научное сообщество к оценке и прогнозированию космических угроз и рисков.

На сегодняшний день Космическая ситуационная осведомлённость (SSA) испытывает недостаток в заслуживающей доверия научно-технической тщательности для эффективной количественной оценки, определения и прогнозирования угроз и опасностей космического пространства.

Текущее состояние SSA демонстрирует бесчисленные недостатки, как то: не существует стандартного определения составляющих космического пространства; не существует стандартного метода для калибровки датчиков и источников информации, «отслеживающих» эти составляющие; а существует лишь ограниченное, непоследовательное описание того, что представляют из себя подобные космические объекты и события.

Кроме того, космическому сообществу не хватает строгого понимания самой космической среды, не говоря уже о целостной сплочённой парадигме причинно-следственной связи для понимания и прогнозирования последствий и воздействия на космические объекты и события космической среды.

К тому же мы используем отдельные датчики для сбора данных вместо использования многоцелевой сети датчиков для сбора информации, чтобы ответить на конкретный вопрос. И, наконец, научное открытие и оперативное новшество подавляются отсутствием общей структуры, которая использует современные научные подходы и аналитику на основании данных, полученных из бесчисленного множества источников.

Суперструктура околоземного пространства в политической, финансовой, оперативной и технической сфере выросла из военных соображений, изначально сформированных в двухсторонней холодной войне; в настоящее время она управляется как современными националистическими оборонными и разведывательными интересами, так и всё чаще коммерческими интересами.

Основная цель космического каталога, наполнение которого обеспечивает Стратегическое командование США (USSTRATCOM) с помощью Командования военно-космических сил ВВС США (AFSPC), заключается, к примеру, в поддержании достаточного уровня знаний в отношении объектов на орбите вокруг Земли для обеспечения космических потребностей национальной безопасности США и в этой связи определить, где и когда разместить следующие датчики.

На самом деле сегодня в космическом пространстве большинство техногенных объектов не являются принадлежностью США и даже не имеют военного назначения, но в то же время настоятельная необходимость действовать и чувствовать себя свободно в космическом пространстве побудила USSTRATCOM де-факто стать международным монитором космического трафика.

У нас появилась возможность начать смотреть на комбинированную совокупность научных, политических и технологических потребностей с точки зрения Космической ситуационной осведомлённости (SSA), защиты космического пространства, управления космическим движением и долгосрочной сбалансированной стратегии деятельности и безопасности космической среды. Подобная космическая деятельность имеет взаимозависимости, связанные с программами космических полётов (например, орбитальная безопасность операций) и общие, лежащие в основе космических объектов, поведенческие предписания (например, космическая погода или установленный порядок, регулирующий орбиты захоронения / длительного существования).

И всё же основополагающая проблема – точно понять и предсказать, как объекты поведут себя в космическом пространстве, – проявляется как ещё одна классическая «злостная проблема» (в компании с изменением климата, пандемии гриппа, а также международного незаконного оборота наркотиков) ответственности за решение всех сопутствующих ей проблем, как фракционная и неоспоримая.

На самом деле, нам следует рассматривать космическую среду в качестве ограниченного ресурса, который находится в реальной опасности стать бесполезным, если мы, человечество, не поймём, каким образом она загрязняется и как смягчить и устранить последствия подобной ситуации.

К сожалению, сегодня не существует ни одной организации, уполномоченной проводить всеобъемлющую количественную и качественную оценку следующего: какие страны действуют в соответствии и в рамках каких руководящих принципов предупреждения образования космического мусора, а также оценку полезности этих принципов, то есть насколько они делают то, что было для них предопределено?

Не существует организации, генерирующей или объединяющей научные знания, необходимые для более эффективного информирования о космическом праве, политике или подходах, которые используют космические страховые компании для оформления страховых полисов на объекты, находящиеся в космическом пространстве.

Не существует организации или консорциума, работающих над созданием всесторонней образовательной программы для подготовки трудовых ресурсов, чтобы поставить этот вопрос перед мировым сообществом для решения этих проблем.

Очевидно, что существующие подходы к Космической ситуационной осведомлённости (SSA) – и в более широком плане к пониманию космической среды и последствий её воздействия на космические объекты – просто не идут в ногу с растущими рисками и угрозами, связанными с работой в космосе. Мы считаем, что есть сообщество, которое по большей части оказалось вне технологического и международного дискурса по отношению к космическому пространству, сообщество, которое готово помочь в решении этих проблем в осязаемой и инновационной манере, – научные круги.

Одна из рекомендаций, вытекающих из оценки Национального научно-исследовательского совета 2012 года «Стандартов динамики космических объектов» Командования военно-космических сил ВВС США в продолжение «Кеплеровских исследований», заключалась в том, что AFSPC следует стать более прозрачным и работать при посредстве научно-исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), чтобы  привлечь космическое сообщество, однако всё это лишь в контексте расширения Консультативного комитета динамики космических объектов, но не более широкого круга вовлечённых научных или политических дисциплин, и, конечно, не на международной арене.

Например, в докладе говорится, что на университеты нужно оказывать «давление», чтобы предоставили учебники и курсы, которые обучают «основам современных динамических систем». Совсем недавно, в мае 2016 года, в своей аналитической записке «Орбитальный мусор: преодоление трудностей» Национальное космическое общество увещевает космические державы выполнить ряд рекомендаций в отношении ответственного оперативного поведения в космическом пространстве. Тем не менее даже здесь мы не находим ни намека на предлагаемое участие, даже не говоря уже о нетрадиционных участниках, таких как учёные или университеты, в усилиях по смягчению и преодолению последствий орбитального мусора.

Однако научные исследователи в состоянии внести и вносят значительный вклад в Космическую ситуационную осведомлённость (SSA) и связанные с ней космические программы. По существу, решающее значение имеет факт подключения научных кругов в качестве надёжных участников в предоставлении конкретных способов изучения и определения состояния вероятности, чтобы способствовать его переходу в состояние реализации в области космической деятельности.

В частности, существует четыре основных области, в которых научные круги обладают уникальными возможностями, чтобы стать авторитетными экспертами:

• Привлечение научной экспертизы, ежедневной рутинной деятельности и ресурсов насущных проблем. Правительственные учреждения в обязательном порядке сосредоточены на космических полётах, в то время как Центр по исследованиям и разработкам, субсидируемый Федеральными органами (FFRDCs), генеральные подрядчики и другие вспомогательные организации предоставляют решения, которые затрагивают проблемы и требования, где агентства расставляют приоритеты и координируют решения, которые также обязательно включают, и придерживаются существующей практики. Технические решения и внедрение накопленного опыта, как правило, классифицируются и в любом случае практически никогда не публикуются в открытых рецензируемых журналах. Коммерческие поставщики работают в тех же эксплуатационных ограничениях и обычно создают собственные решения, которыми они (по понятным причинам) не желают свободно делиться. Всё это приводит к закрытым и несколько кровосмесительным техническим и дипломатическим результатам.
• Академики вольны подвергнуть сомнению существующую практику в контексте и в отличие от состояния вероятности. Например, организации, ответственные за отслеживание объектов, как правило, не те же самые, что характеризуют объекты и события с точки зрения оценки угрозы. Создание модели обобщения информации, которая включает в себя как «жёсткие» входы (из данных датчика), так и «мягкие» входы (руководящие принципы ООН, кодексы поведения ЕС, доктрины конкретной страны и культурные убеждения, заявлений для прессы, литература из открытых источников так далее) может предоставить обеим группам физически и семантически последовательную картину области космического пространства.
• Разработка новых решений от состояния вероятности к состоянию реализации. Стремление академиков, по своей природе готовых к сотрудничеству и многопрофильных, к новым подходам в результате приводит к передовым инновациям, рождающимся из разрозненных, часто неожиданных дисциплин. Последние академические новшества включают адаптивную оптику, онтологии в области космического пространства, теоретико-информационный подход к управлению задачами датчика, а также новые алгоритмы к процессу и формированию выборки сигнала, полученные с помощью исследований во временной области. Будь то фундаментальные или инспирированные прикладные активные исследования проблем, изложенных в общих чертах в этой статье, в любом случае они являются важными не только с точки зрения локации спутников и обломков космических аппаратов, но, чтобы спрогнозировать их движение для предотвращения столкновений и защиты космических средств и служб от потерь, прерывания и деградации.
• Обеспечение второго направления дипломатии. В то время как на высоком уровне США могут обмениваться мнениями с иностранными правительствами по двусторонним и многосторонним вопросам космической безопасности, соображения национальной безопасности и военные ограничения часто подрывают конструктивный диалог и выработку практических целесообразных решений. Кроме того, Стратегическое командование США (USSTRATCOM) составило ряд соглашений по обмену данными в рамках Космической ситуационной осведомлённости (SSA) с десятками организаций во всём мире для целого ряда орбитальных продуктов безопасности. Тем не менее в ответ также поступили многочисленные запросы на обучение и профессиональную подготовку в отношении использования этих продуктов, что выходит за рамки задачи USSTRATCOM. Академики находятся в естественном состоянии обмена данными и техническими идеями с коллегами в национальных государствах, что весьма проблематично или просто невозможно для военных или Государственного департамента США. Университеты могут преследовать цели чисто научного сотрудничества с различными национальными государствами, таким образом способствуя формированию доверия через прозрачность.
• Формирование современной мобильной рабочей силы. В целом сегодня кадровые резервы космической отрасли имеют учёные звания в следующих традиционных дисциплинах: динамике космических объектов, астрономии, оптике, электротехнике, информатике, социологии, инженерных системах, математике и тому подобном. При этом в какой момент в юридической школе современный законодатель будет испытывать реальные трудности в процессе обнаружения и отслеживания спутника с помощью телескопа? Когда астроном столкнётся с политическими реалиями в попытке удалить орбитальный мусор, который является суверенной собственностью? Путём присвоения новых учёных званий и создания интегрированных учебных программ университеты имеют потенциал для подготовки всесторонне развитых профессионалов, которые готовы ко многим аспектам жизнедеятельности Космической ситуационной осведомлённости (SSA).

Соединённые Штаты никогда не преодолели бы значительные технические трудности при отсутствии сильного академического партнёрства. В области изучения космического пространства мы можем назвать MIT (Массачусетский технологический институт), который помог сделать успешной космическую программу Apollo.

Таким образом, правительство США должно напрямую способствовать крайне важному включению научного сообщества в стратегические планы США для решения подобных проблем космической национальной безопасности. В изданиях ROOM весна / лето 2016 года главный редактор Игорь Ашурбейли задавался вопросом, что если «международные гуманитарные призывы к мирному и открытому космическому пространству» могли быть услышаны? Возможно, научное сообщество может способствовать как в масштабности, так и свежем взгляде на такие призывы. В самом деле, возможно, это был как раз тот голос, который не услышали.

Автор материала:

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
Academia’s role in space protection, space traffic management & orbital debris mitigation
 журнал ROOM №2 (8) 2016