Shida ya uchafuzi wa nafasi ni ya wasiwasi kwa jamii nzima ya anga. Maendeleo kama hayo ya nadharia katika obiti ya Ardhi ya chini, kama ugonjwa wa Kessler, ambayo inatabiri uundaji wa uchafu wa nafasi nje ya udhibiti, imechochea hata media maarufu. Ni wazi kuwa kuna haja ya utafiti wa kimsingi ili kuelewa ni hatari gani hata kipande kidogo kilichojaa, na kuhesabu ni kiasi gani tuko tayari kulipa kusafisha anga.
Leo, wanasiasa, wanasayansi, mafundi na umma kwa jumla wanajua sana kuenea kwa uchafu wa nafasi. Shukrani kwa kazi ya msingi ya J-K. Liouville na Nicholas Johnson, iliyochapishwa mnamo 2006, tunaelewa kuwa kiwango cha uchafu kinaweza kuendelea kuongezeka siku zijazo, hata ikiwa uzinduzi wote utasimamishwa. Sababu ya ukuaji huu endelevu ni migongano ambayo inatarajiwa kutokea kati ya satelaiti na hatua za roketi tayari kwenye obiti. Hii ni ya wasiwasi sana kwa waendeshaji wengi wa setilaiti, ambao wanalazimika kuchukua hatua zinazofaa kulinda mali zao.
Wataalam wengine wanaamini kuwa matukio haya yatakuwa mwanzo tu wa safu kadhaa za migongano ambayo itafanya iwe vigumu kupata mzunguko wa chini wa Dunia. Jambo hili, ambalo kwa mara ya kwanza lilielezewa kwa kina na mshauri wa NASA Donald Kessler, hujulikana kama ugonjwa wa Kessler. Lakini ukweli unaweza kuwa tofauti sana na utabiri sawa au matukio yaliyoonyeshwa kwenye filamu ya "Mvuto". Kwa kweli, matokeo yaliyowasilishwa kwa Kamati ya Uratibu wa Uharibifu wa Nafasi kati ya Wakala (IAS) katika mkutano wa sita wa Uropa juu ya mada hii ulionesha kuongezeka kwa takataka kwa asilimia 30 tu kwa miaka 200 na uzinduzi endelevu.
Migongano bado itatokea, lakini ukweli utakuwa mbali na hali mbaya ambayo wengine huogopa. Ukuaji wa kiasi cha uchafu wa nafasi unaweza kupunguzwa kwa kiwango cha kawaida. Pendekezo la IADC ni kusambaza sana na kufuata maagizo ya kupunguza uchafu wa nafasi, haswa kwa kuzingatia kutoweka kwa vyanzo vya nishati, ambavyo vinapaswa kuendelezwa kikamilifu mwishoni mwa ndege, na utupaji baada ya mwisho wa safari. Walakini, kwa maoni ya IADC, kuongezeka kwa kiwango cha taka, licha ya juhudi zinazoendelea, bado inahitaji kuletwa kwa hatua za ziada za kupambana na sababu za hatari zilizopo.
Hakuna maendeleo?
Nia kubwa katika urekebishaji wa mazingira ya nafasi ilibainika miaka tisa baada ya kuchapishwa kwa kazi ya Liouville na Johnson. Hasa, hatua zimechukuliwa ulimwenguni kote kukuza njia za kuondoa vitu kutoka kwa obiti ya chini ya Dunia. Kwa mfano, Shirika la Anga la Ulaya, hivi karibuni lilitangaza nia yake ya kupata msaada wa serikali kwa uzinduzi wa chombo cha angani cha Ulaya katika muongo mmoja ujao. Wakala umefanya tafiti kadhaa kuamua njia za busara na za kuaminika za kufikia lengo. Jambo muhimu la kupanga ilikuwa mifano ya kompyuta ya nafasi ya uchafu, ambayo ilionyesha kuwa ukuaji wa uchafu unaweza kuzuiwa kwa kuondoa angani maalum au hatua za roketi. Katika uigaji wa kompyuta, vitu hivi vinatambuliwa kama vyenye kukabiliwa zaidi na migongano, kwa hivyo baada ya kuondolewa kwenye obiti, idadi ya migongano inapaswa kupungua sana, ambayo itazuia kuonekana kwa takataka mpya kama matokeo ya kutawanyika kwa takataka.
Karibu miaka kumi imepita tangu kuchapishwa kwa kazi ya Liouville na Johnson, na inashangaza kwamba katika kiwango cha kimataifa au kitaifa hakuna kanuni za kimfumo ambazo zinaelezea wazi hatua za kuondoa matokeo ya uchafuzi wa mazingira karibu na Dunia. Inaonekana kuna kutojali juu ya kukuza utaratibu wa utupaji wa uchafu, licha ya wito wa kuchukua hatua. Lakini ni kweli hivyo?
Kwa kweli, hali sio rahisi kama inavyoonekana. Kuhusu utaratibu wa kuondoa uchafu wa nafasi, kuna maswali kadhaa ya msingi ambayo bado yanahitaji kujibiwa. Ya kutia wasiwasi hasa ni masuala yanayohusiana na umiliki, uwajibikaji na uwazi. Kwa mfano, teknolojia nyingi zinazotolewa kwa kuondoa uchafu zinaweza pia kutumiwa kuondoa au kuzima chombo cha angani kinachofanya kazi. Kwa hivyo, mtu anaweza kutarajia mashtaka kwamba teknolojia hizi ni silaha. Kuna maswali pia juu ya gharama ya mpango thabiti wa utupaji taka. Mafundi wengine wameikadiria kwa makumi ya trilioni za dola.
Walakini, labda sababu muhimu zaidi ya ukosefu wa kanuni za kutosha za kiutaratibu iko katika ukweli kwamba bado hatujui jinsi ya kutekeleza ukombozi, ambayo kwa vitendo tunamaanisha utakaso wa nafasi ya nje. Lakini hii haina maana kwamba hatujui ni teknolojia gani tunayohitaji.
Algorithms ya matumizi ya wakati mmoja tayari imetengenezwa. Shida halisi hutoka kwa kazi inayoonekana rahisi: kuamua uchafu "sahihi" wa kuondoa kutoka kwa obiti. Na mpaka tuweze kusuluhisha shida hii, inaonekana kwamba hatutaweza kurudisha nafasi.
Kucheza mabaki
Ili kugundua hali ya shida ya kusuluhisha kazi inayoonekana rahisi kama kutambua takataka kuondolewa, tunatumia mfano wa mchezo na staha ya kadi 52 za kawaida za kucheza. Katika mlinganisho huu, kila ramani inawakilisha kitu katika anga za juu ambacho tunaweza kutaka kuondoa ili kuzuia mgongano. Baada ya kadi hizo kushughulikiwa, tunaweka kila kadi mmoja mmoja uso chini juu ya meza. Lengo letu sasa ni kujaribu kutambua aces na kuziondoa kwenye meza, kwani kadi hizi zinawakilisha satelaiti au vitu vingine vikubwa vya uchafu wa nafasi ambazo zinaweza kuwa washiriki wa mgongano wakati fulani baadaye. Tunaweza kuondoa kadi nyingi kutoka kwenye meza kama tunavyotaka, lakini wakati wowote tunapoondoa kadi moja, lazima tulipe $ 10. Kwa kuongezea, tunapoondoka, hatuna haki ya kuangalia ramani (ikiwa setilaiti imeondolewa kwenye obiti, hatuwezi kusema kwa hakika ni nini haswa inaweza kuwa mshiriki wa mgongano). Mwishowe, tunalazimika kulipa $ 100 kwa kila ace iliyobaki kwenye meza, ambayo inawakilisha hasara inayowezekana inayotokana na migongano inayojumuisha satelaiti zetu (kwa kweli, gharama ya kuchukua nafasi ya setilaiti inaweza kutoka $ 100,000 hadi $ 2 bilioni).
Kweli, tunawezaje kutatua shida hii? Kwa upande wa nyuma, kadi zote ni sawa, kwa hivyo hakuna njia ya kujua mahali ambapo aces ziko, na njia pekee ya kuhakikisha tumesafisha aces zote ni kufuta kadi zote kwenye meza. Katika mfano wetu, hii itagharimu kiwango cha juu cha $ 520. Katika anga za juu, tunakabiliwa na shida ile ile: hatujui ni vitu gani vinaweza kuhusika kwenye migongano, lakini ni ghali sana kuziondoa zote, kwa hivyo lazima tuchague. Wacha tuchukue tumechagua: kuondoa kadi moja yenye thamani ya $ 10, je! Kuna uwezekano gani kwamba tumeondoa ace? Kweli, uwezekano wa kuwa kadi ni ace ni nne inayoweza kugawanywa na 52, kwa maneno mengine takribani 0, 08, au asilimia 8. Kwa hivyo, uwezekano kwamba kadi sio ace ni asilimia 92. Huu ndio uwezekano kwamba tumepoteza $ 10 yetu.
Ni nini kinachotokea ikiwa wakati huu tunachukua kadi ya pili (ambayo itatugharimu $ 10)? Uwezekano kwamba kadi ya pili ni ace inategemea ikiwa kadi ya kwanza ilikuwa ace. Ikiwa ndivyo ilivyokuwa, basi uwezekano wa kuwa kadi ya pili pia ni ace imegawanywa na 51 (kwa sababu sasa kuna ekari tatu tu kwenye staha, ambayo imepungua kwa kadi moja). Ikiwa kadi ya kwanza sio ace, basi uwezekano kwamba kadi ya pili ni ace imegawanywa na 51 (kwa sababu bado kuna aces nne kwenye staha ndogo).
Tunaweza kutumia njia hii kuamua uwezekano wa kuwa tumeondoa aces zote mbili - tunazidisha tu uwezekano wa kupata jibu: 4/52 mara 3/51, ambayo inatupa uwezekano wa asilimia 0.0045 au asilimia 0.45 yenye thamani ya $ 20 kwa kadi mbili kuondolewa. Sio ya kutia moyo sana.
Walakini, tunaweza pia kuamua uwezekano wa kuondoa angalau moja ya aces. Baada ya kuchora kadi mbili, kuna nafasi ya asilimia 15 kwamba tumefanikiwa kuondoa angalau moja ya aces. Hii inaonekana kuwa ya kuahidi zaidi, lakini hali mbaya sio nzuri sasa pia.
Inageuka kuwa ili kuongeza nafasi za kuchora angalau moja ya aces, tunahitaji kuondoa zaidi ya kadi tisa (zenye thamani ya $ 90) au zaidi ya kadi 22 (zenye thamani ya $ 220) ikiwa tunataka kuwa na uhakika wa asilimia 90 kwamba tumeondoa moja ya aces. Hata tukifaulu, aces tatu bado ziko mezani, kwa hivyo kwa jumla bado tunapaswa kulipa $ 520, ambayo kwa bahati mbaya ni sawa na ile ambayo tulilazimika kulipa ikiwa tunachagua chaguo na kuondolewa kadi zote.
Michezo imeisha
Kurudi kutoka kwa mlinganisho wetu kurudi kwenye mazingira halisi ya nafasi, hali hiyo inaonekana kuwa ya kutisha zaidi. Hivi sasa, takriban vitu 20,000 vinafuatiliwa kwenye obiti kwa kutumia mtandao wa Amerika wa vituo vya kutazama nafasi, na karibu asilimia sita ya vitu hivi vina uzani wa zaidi ya tani moja, ambayo inaweza kushiriki katika mgongano na ambayo tunaweza kutaka kuondoa. Katika ulinganisho wa kadi, shida yetu ni kwamba nyuma ya kadi zote ni sawa na uwezekano wa kuwa moja ni ace ya jembe ni sawa na uwezekano wa kuwa mwingine pia ni ace. Hakuna njia ya kutambua kadi unazotaka na kuziondoa kwenye meza. Kwa kweli, nafasi zetu za kuzuia mgongano ni kubwa zaidi kuliko kwenye mchezo wa kadi, kwa sababu katika obiti tunaweza kuona uwezekano wa vitu vingine kuhusika katika migongano na tunaweza kuzingatia mawazo yetu. Kwa mfano, vitu ambavyo viko kwenye mizunguko ya watu wengi kama heliosynchronous katika urefu kati ya kilomita 600 na 900 vina uwezekano mkubwa wa kuhusika katika migongano kwa sababu ya msongamano katika ukanda huu. Ikiwa tunatilia mkazo vitu sawa (na zingine kwenye mizunguko iliyosongamana sawa) na kuzingatia utabiri wa uwezekano wa mgongano wao, inageuka kuwa lazima tuondoe vitu karibu 50 ili kupunguza idadi inayotarajiwa ya migongano mbaya na kitengo kimoja tu, kinachofuatia kutoka kwa matokeo ya utafiti yaliyofanywa na wanachama wa wakala wa nafasi wa IADC.
Na inageuka kuwa hata ikiwa vitu kadhaa vinaweza kuondolewa na chombo kimoja safi zaidi (na malengo matano yanaonekana kuwa njia mbadala), ndege nyingi - mara nyingi zina changamoto na tamaa - zinapaswa kufanywa tu kuzuia mgongano mmoja.
Kwa nini hatuwezi kutabiri kwa usahihi zaidi uwezekano wa migongano na kuondoa tu vitu ambavyo tunajua hakika vitakuwa hatari? Kuna vigezo vingi ambavyo vinaweza kuathiri trafiki ya setilaiti, pamoja na mwelekeo wa setilaiti, iwe ni harakati isiyo ya kawaida au hali ya hewa ya anga (ambayo inaweza kuathiri buruta inayopatikana na satelaiti). Hata makosa madogo katika maadili ya mwanzo yanaweza kusababisha tofauti kubwa katika matokeo ya kuhesabu nafasi ya setilaiti ikilinganishwa na ukweli, na baada ya kipindi kifupi. Kwa kweli, tunatumia mbinu sawa na watabiri: tunatumia mifano ili kutoa uwezekano wa matokeo maalum, lakini sio ukweli kwamba matokeo haya yatapatikana kamwe.
Kwa hivyo, tuna teknolojia ambazo zinaweza kutumiwa mara kwa mara kuondoa uchafu wa nafasi. Huu ndio msimamo uliochukuliwa na Shirika la Anga la Uropa na ujumbe wao uliopangwa e. Deorbit, lakini bado kuna shida ambazo zinahitaji kutatuliwa ili kutambua vitu vinavyofaa zaidi kwa kuondolewa. Shida hizi zinapaswa kushughulikiwa kabla ya miongozo inayofaa na kanuni za kimfumo zinaweza kupatikana kwa wale wanaopenda kuandaa mpango wa kuondoa uchafu wa nafasi ya muda mrefu ambao ni muhimu kwa urekebishaji mzuri wa mazingira.
Kanuni za kimetholojia kulingana na tovuti maalum, idadi yao, mahitaji na vikwazo ni muhimu ili kuongeza uwezekano kwamba juhudi za kurekebisha mazingira zitafaa na zinafaa. Ili kukuza kanuni kama hizi za kimfumo, lazima tuchunguze matarajio yetu yasiyofaa ya matokeo mazuri.
