Daha fazla ulus ve özel şirket gözlerini Ay’a çevirdikçe, Dünya ile Ay yörüngesi arasındaki bölge bir fırsat, risk ve stratejik rekabet sınırı haline geldi.
Şimdi, ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) bu geniş alanı daha önce yapılmış hiçbir şeye benzemeyen bir gözetim sistemiyle aydınlatmaya hazırlanıyor.
Ajansın yeni girişimi “Tespit Öncesi Takip ile Büyük Mesafelerde Takip Etme” (TBD2), günümüz teleskoplarının zar zor kaydedebildiği kadar sönük ve uzaktaki nesneleri tespit etmeyi ve takip etmeyi amaçlıyor. Bunu yapmak için DARPA ticari optik sensörleri çok daha verimli algoritmalarla ve Dünya’dan 930.000 milden fazla uzakta bulunan bir uzay aracıyla birleştirmeyi planlıyor; Amerikan uzay durumsal farkındalığının bugüne kadarki en iddialı genişlemelerinden birine işaret eden bir hedef.
Yakın tarihli bir DARPA, “TBD2 programının amacı, cislunar uzayındaki nesnelerin ilgili zaman çizelgelerinde sürekli uzay tabanlı tespitini ve izlenmesini sağlamaktır” dedi. talep okur. “Bu çaba, cislunar ticari ve sivil trafiğinin güvenliğini artıracak, alanın tüm ulusların yararına barışçıl kullanımına katkıda bulunacak ve sürdürülebilir bir uzay ekosistemini mümkün kılacak.”
Dünyanın jeosenkronize bölgesi (gezegenin yaklaşık 22.300 mil yukarısında) uzun süredir rutin gözetimin dış sınırı olmuştur. Cislunar uzayı, jeosenkron dünya yörüngesinden (GEO) yaklaşık 240.000 mil daha uzağa ve hacim olarak yaklaşık 1.200 kat daha büyük bir bölgeye uzanıyor.
Bu mesafelerdeki nesneler inanılmaz derecede sönüktür. 2 gigametrelik (yaklaşık 1,24 milyon mil) bir metrelik (3,3 fit) bir nesne o kadar az ışık yansıtır ki arka plandaki gürültüye karışır.
Yere dayalı teleskoplar yardımcı olur, ancak bulutların, gün ışığının veya atmosferik bozulmanın arkasını göremezler. Üstelik yerde konumlandıkları için Dünya ile Ay arasındaki mesafeyi sürekli olarak izleyemiyorlar.
Bu sorunu çözmek için, DARPA yaklaşık 930.000 mil uzaklıktaki sabit bir çekim noktası olan Güneş-Dünya Lagrange Noktası 1’e (SEL1) bir sensör yerleştirmek istiyor. Bu konumdan bakıldığında Güneş her zaman sensörün arkasında kalır ve neredeyse tüm Dünya-Ay sisteminin engelsiz bir görüntüsünü sağlar.
TBD2 programı için teknik bir hipotez, “Sinyal işleme algoritmalarını yerleşik işleme ve ticari olarak temin edilebilen sensörlerle birleştirmek, cislunar mesafelerde ve ötesinde SSA’yı etkinleştirerek, 2 Gm’de en az 1 m genişliğindeki RSO’ların tespitine ve izlenmesine ve 12 saatten daha kısa tekrar ziyaret sürelerine olanak tanır” diyor.
Görünmeyeni Tespit Etmek
Derin uzayda nesneler o kadar soluktur ki tek bir görüntüde zar zor görünürler. TBD2, bir nesneyi takip etmeden önce net bir algılamayı beklemek yerine tam tersi bir yaklaşımı benimsemeyi planlıyor: önce potansiyel hareketi takip edin ve ardından algılamayı onaylayın. Algılamadan Önce Takip Et (TBD) olarak bilinen bu yöntem güçlüdür ancak hesaplama açısından son derece zorludur.
DARAP, “Mevcut sentetik izleme ve tespit etmeden önce izleme algoritmaları teorik olarak bu hassasiyetlere ulaşabilse de, hesaplama açısından pahalıdırlar; etkin bir şekilde çalışmak için Saniyede Yaklaşık 300 Trilyon Kayan Nokta İşlemi (TFLOP’ler) (FP32) gerektirirler” diye yazıyor DARAP.
Buna karşılık, yaygın olarak kullanılan birçok radyasyonla sertleştirilmiş uzay işlemcisi, örneğin BAE Systems’in RAD5500’ü ailesi, 0,9 ila 3,7 gigaflop (GFLOP) kayan nokta performansı sunar.
Daha yeni radyasyona dayanıklı tek kartlı bilgisayarlar Frontgrade’nin SBC-2A72’si yaklaşık 10 GFLOP’a ulaşırken, özel GPU veya DSP yük kartları Möog 75 ila 150 GFLOP aralığındadır; hala TBD2’nin algoritmik ihtiyaçlarının ima ettiği ~300 TFLOP seviyesinin binlerce ila onbinlerce katı altındadır.
Bu önemli eşitsizlik tam olarak TBD2’nin ele alması gereken şeydir. Bir DARPA teklifçisinin günlük brifing slaydında, “Çok zorlu hesaplamalardaki en son teknolojik gelişmeler cislunar SSA’nın bilgi işlem ihtiyaçlarını desteklemek için yeterli değil, TBD2 boşluğu kapatmak için gerekli” yazıyor.
Programın başarılı olması için ekiplerin yalnızca akıllı değil, aynı zamanda çok daha verimli algoritmalar geliştirmesi gerekecek; bu algoritmalar, derin uzay görevlerinde mevcut olan gerçekçi, uzay nitelikli işlemcilerle çalışabilmeleri için hesaplama taleplerini birkaç büyüklük düzeyinde azaltacak.
TBD2’nin arkasındaki teknik hırs da aynı derecede şaşırtıcı. İtiraz belgelerine göre, DARPA Dünya-Ay sisteminin tamamını 12 saatten kısa bir sürede taramak için Dünya’dan yaklaşık bir milyon mil uzakta konuşlanmış tek bir varlığı istiyor.
Buna karşılık, yer tabanlı sistemler alçak ve orta Dünya yörüngesinde güçlü kapsama alanı sunarken, Dünya-Ay koridorundaki soluk nesneleri gözlemleme yetenekleri çok daha sınırlıdır; bu tür algılamaları en iyi ihtimalle yalnızca aralıklı yapan hava durumu, atmosfer, gün ışığı ve görüntüleme geometrisi tarafından engellenmektedir.
Uzay Takibinde Dev Bir Atılım
Cislunar alanı boyunca sürekli ve hatta güvenilir bir şekilde günlük güncellemelerin elde edilmesi, ileriye doğru büyük bir atılımı temsil edecektir. TBD2 başarılı olursa şimdiye kadar sahaya sürülen en hızlı tepki veren derin uzay izleme özelliğini sunacak.
SEL1 güçlü bir bakış açısı sunarken, DARPA isteğinde, oradaki tek bir sensörün cislunar uzayının bazı kısımlarını hala gözlemlenmeden bıraktığını açıkça ortaya koyuyor. Dünya-Ay koridorunun uzantıları, Ay yörüngelerine yakın hızlı hareket eden bölgeler ve Ay’ın arkasına gizlenmiş alanlar gibi belirli bölgeler, daha yakına ek sensörler yerleştirilmediği sürece kör noktalar olarak kalacaktır.
DARPA, “Birkaç TBD2 sensörünün yerleştirilmesi için dört olası görev şunları içerir: Dünya-Ay koridorunun izlenmesi; EML1 ve EML2 dahil olmak üzere ay yörüngelerinin izlenmesi; MEO/GEO yörüngelerinin izlenmesi; ve cislunar uzayının SEL1’den engellenen görüşe sahip küçük kısmı.”
Dünya’dan 124.000 mil ila 248.000 mil uzakta uçan bu ek sensörler, 125.000 ila 250.000 mil aralığındaki çok daha küçük nesneleri (4 ila 8 inç’e kadar) tespit edebilir. SEL1 varlığı ve bu ek platformların birlikte, cislunar hacminin tamamında eksiksiz ve sürekli kapsama sağlaması amaçlanıyor.
Gelecekteki dağıtımı basitleştirmek için, DARPA aynı zamanda teklif sahiplerini, SEL1’de ve bu daha yakın, daha hızlı hareket eden yörüngelerde çalışabilen tek bir sensör ve bilgi işlem mimarisi oluşturmaya teşvik ederek, Dünya ile Ay arasındaki kör noktaları ortadan kaldırmak için açıkça tasarlanmış birleşik bir sistem yaratıyor.
TBD2’nin donanımının her yönü katı fiziksel ve operasyonel sınırlar dahilinde çalışmalıdır. En açık örneklerden biri optik açıklıktır. DARPA Teleskop çapını yalnızca 0,5 metreyle (kabaca 19,7 inç) sınırlıyor çünkü daha büyük olan herhangi bir şey hızla çok ağır, hantal ve derin uzaya fırlatılamayacak kadar pahalı hale geliyor.
Güç kullanımı da benzer şekilde sınırlıdır. Sistem, yüksek güçlü izleme modlarında en fazla 600 watt’ta ve standart işlemler sırasında yaklaşık 300 watt’ta çalışmalıdır; bu, ev tipi bir mikrodalga fırınla karşılaştırılabilecek bir elektrik bütçesidir. Algılama görevinin ölçeği ve ilgili mesafeler göz önüne alındığında bu verimlilik seviyesi dikkat çekicidir.
Kütle bir diğer kritik faktördür. Brifing materyallerinde, DARPA TBD2’nin yaklaşımının, yük kütlesini nasıl seksen kata kadar azaltabileceğini gösteriyor; bu, derin uzay görevlerini modern fırlatma araçları için çok daha uygulanabilir hale getiren bir değişim.
DARPA ayrıca cislunar gözetiminin gerçek taleplerini yansıtan katı performans eşikleri de uyguluyor. Talebin metriklerine göre, algoritmaların yanlış alarm olasılığını %1’in altında tutarken %95’in üzerinde bir tespit olasılığı elde etmesi gerekiyor. Milyonlarca kilometre uzaktaki soluk nesneleri gürültülü, karmaşık arka planlarda takip ederken bu düzeydeki doğruluk olağanüstü derecede zordur.
Ufuktaki Prototipler
15 aylık performans süresinin sonunda TBD2’nin üç ana prototipi teslim etmesi bekleniyor. Bunlardan ilki, gürültülü derin uzay arka planlarına karşı son derece sönük hareket eden nesneleri tanımlayabilen, düşük karmaşıklığa sahip bir nesne izleme algoritmasıdır. İkincisi, sensör mimarisi, bilgi işlem platformu, optik sistem ve genel uzay aracı entegrasyonu da dahil olmak üzere SEL1’de konuşlandırılmak üzere eksiksiz bir yük tasarımıdır. Üçüncüsü, bu yükün GEO ötesinde veya diğer cislunar yörüngelere yerleştirilmek üzere uyarlanmış, daha yakın mesafelerde daha hızlı hareket eden nesneleri tespit etmek için optimize edilmiş bir çeşididir.
DARPA, “Hükümetin beklentisi, program ölçümlerini ve program hedeflerini karşılayabilecek tam gelişmiş sinyal işleme algoritmalarının prototiplerine ve bir geçiş ortağı tarafından ilk sistem tasarımına devam etmek için kullanılabilecek hükümet onaylı yük tasarımlarına sahip olmaktır” diye yazıyor.
Bu prototipler amaçlandığı gibi performans gösterirse, tasarımlar sonuçta ABD Uzay Kuvvetleri veya daha fazla geliştirme ve operasyonel dağıtım için diğer hükümet ortakları.
Milletler, Dünya-Ay sistemi boyunca ayak izlerini hızla genişletiyor ve Amerika Birleşik Devletleri’nin uzay farkındalığı hakkındaki düşüncelerini yeniden şekillendiriyor.
Çin’in ay aktarma uyduları, Rusya’nın önerdiği cislunar araçları ve ticari iniş dalgaları, Dünya ile Ay arasındaki geniş bölgede faaliyet göstermek ve stratejik avantaj elde etmek için artan rekabeti yansıtıyor.
DARPA, TBD2’yi açıkça barışçıl bir şekilde çerçeveliyor ve cislunar ticari ve sivil trafiğinin güvenliğini artırmadaki rolünü vurguluyor. Ancak stratejik sonuçları göz ardı etmek zordur.
Cislunar uzayda hareket eden her nesneyi görebilen bir sistem, Amerika Birleşik Devletleri’nin yüksek değerli varlıklara yaklaşan şüpheli uzay aracını tespit etmesine, terk edilmiş donanımı seyir tehlikesi haline gelmeden önce takip etmesine ve ay koridorunu geçerken yabancı misyonların faaliyetlerini izlemesine olanak tanıyacaktır.
Böyle bir yeteneğin önemi, beklenmedik derin uzay ziyaretçilerinin kamuoyunun ve bilimin dikkatini çekmesiyle son zamanlarda daha da arttı.
Tespiti 3I/ATLASGüneş sistemimizden geçtiği bilinen üçüncü yıldızlararası nesne, sönük, hızlı hareket eden bir nesnenin Dünya’nın yakın çevresinin ötesinden ne kadar hızlı görünebileceğini gösterdi.
Bu arada ilginin artması tanımlanamayan hava olayları (UAP), uzak mesafelerde güvenilir izleme olmadan ne tür nesnelerin Dünya’nın yakınından geçebileceğine dair daha geniş soruları tetikledi.
TBD2, UAP’leri incelemek için tasarlanmamasına rağmen veya yıldızlararası nesneler Doğrudan, SEL1 ve ötesine uzanan kalıcı, geniş alanlı bir izleme sistemi, Dünya-Ay ortamına giren sürprizlerin sayısını azaltacaktır.
Görünmezliğin şu anda norm olduğu bir bölgede, tespit yeteneğindeki mütevazı kazanımlar bile hem bilimsel keşifler hem de ulusal güvenlik açısından çok büyük sonuçlar doğurabilir.
Başarılı olması durumunda, TBD2 bir zamanlar gizli olan bu uzay hacmini, ani varışların, açıklanamayan yörüngelerin veya izinsiz uzay aracı hareketlerinin gözden kaçırılmasının çok daha zor hale geldiği, açıkça izlenen bir alana dönüştürecektir.
Sonuçta, Dünya-Ay sistemi keşif, ticaret ve rekabet için bir sonraki büyük arena haline geldikçe cislunar farkındalığı giderek daha önemli hale geliyor. DARPA’nın TBD2 programı, gözetimi daha önce hiçbir sistemin gitmediği bir yere taşımayı amaçlıyor: Dünya’dan bir milyon milden fazla uzakta, bir ayakkabı kutusundan biraz daha büyük olan nesneleri takip ederken, tüm bunları yaparken birkaç yüz watt’lık yerleşik güçle çalışıyor.
TBD2 başarılı olursa, Amerika Birleşik Devletleri daha önce hiç var olmayan bir şeye sahip olacak: derin uzayın yaklaşık her 12 saatte bir yenilenen ve jeosenkron yörüngeden ay yüzeyine ve çok daha ötesine kadar her şeyi kapsayan gerçek bir geniş alan trafik resmi.
Bu, genişleyen ve yeterince izlenmeyen Dünya-Ay bölgesini, nesnelerin artık fark edilmeden geçip gidemeyeceği bir alana dönüştürecektir. Bu düzeydeki kalıcı farkındalık, ulusların Dünya ile Ay arasındaki boşluğu anlama, yönetme ve güvence altına alma biçimini temelden değiştirecektir.
DARPA, “Başarılı olursa” diye yazıyor, “TBD2, cislunar uzaydan kaynaklanan veya bu uzaydan geçen potansiyel tehditleri ve ilgi çekici nesneleri takip eden savunma ve sivil kurumlar için erken uyarı yeteneklerini geliştirecek ve tüm uluslar için alanın güvenli ve barışçıl kullanımına katkıda bulunacaktır.”
Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief’in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim’i Twitter’da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim’e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]
