Γιατί υπερυπολογιστές έβαλαν σε ψηφιακή «τροχιά» 1 εκατ. δορυφόρους – Επέζησε μόλις το 10%

Αν 1 εκατομμύριο δορυφόροι τοποθετούνταν σε διαφορετικά σημεία μεταξύ της Γης και της Σελήνης, λιγότερο από το 10% θα επιβίωνε για αρκετό διάστημα ώστε να αξίζει τον κόπο να τους στείλουμε εκεί, σύμφωνα με νέες προσομοιώσεις σε υπερυπολογιστές.

Αν και το ποσοστό αυτό μοιάζει αποθαρρυντικό, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι τα αποτελέσματα αναδεικνύουν κυρίως τη σύνθετη δυναμική του λεγόμενου προσσελήνιου διαστήματος (cislunar space, το διάστημα μεταξύ Γης και Σελήνης) χώρου και τις προκλήσεις που συνεπάγεται η επέκταση της ανθρώπινης δραστηριότητας πέρα από τη χαμηλή περιγήινη τροχιά (LEO, από το Low Earth Orbit).

Τα τελευταία χρόνια, ο αριθμός των ενεργών δορυφόρων γύρω από τη Γη έχει φτάσει στα ύψη, κυρίως λόγω των ιδιωτικών «μεγα-αστερισμών», όπως το δίκτυο Starlink της SpaceX αλλά και το κινεζικό Thousand Sails. Ειδικοί εκτιμούν ότι η LEO θα μπορούσε να υποστηρίξει έως και 100.000 δορυφόρους προτού αυξηθεί δραματικά ο κίνδυνος συγκρούσεων, φτάνοντας ενδεχομένως στο αποκαλούμενο «σύνδρομο Kessler», ένα σενάριο αλυσιδωτών συγκρούσεων που θα καθιστούσε πρακτικά αδύνατη οποιαδήποτε νέα εκτόξευση, αναφέρει το LiveScience.

Πέρα από την περιγήινη τροχιά

Το επόμενο λογικό βήμα, εφόσον κορεστεί η LEO, είναι η αξιοποίηση του χώρου ανάμεσα στη Γη και τη Σελήνη. Η τοποθέτηση δορυφόρων στο προσσελήνιο διάστημα θα μπορούσε να ενισχύσει τις γήινες υποδομές, αλλά και να υποστηρίξει μελλοντικές ανθρώπινες εγκαταστάσεις στη Σελήνη, παρέχοντας επικοινωνίες και πλοήγηση. Ωστόσο, η πρόβλεψη τροχιών σε αυτή την περιοχή είναι εξαιρετικά περίπλοκη: οι δορυφόροι μπαίνουν σε μια βαρυτική «διελκυστίνδα» μεταξύ Γης, Σελήνης και Ήλιου, ενώ χωρίς το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο της Γης, η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί επίσης να αποσταθεροποιήσει τις τροχιές.

Για να εξετάσουν το πρόβλημα, ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore (LLNL) στην Καλιφόρνια χρησιμοποίησαν δύο υπερυπολογιστές, τους Quartz και Ruby, προσομοιώνοντας περίπου 1 εκατομμύριο πιθανά αντικείμενα σε προσσεληνιακές τροχιές. Οι υπολογισμοί απαίτησαν 1,6 εκατομμύρια ώρες CPU και θα χρειάζονταν περίπου 182 χρόνια για να ολοκληρωθούν από έναν απλό υπολογιστή. Οι δύο υπερυπολογιστές ολοκλήρωσαν την εργασία σε μόλις τρεις ημέρες και τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Research Notes of the AAS. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, το 54% των τροχιών παρέμεινε σταθερό για τουλάχιστον ένα έτος. Ωστόσο, μόνο το 9,7% διατήρησε τη σταθερότητά του σε βάθος εξαετίας.

Οι δυσκολίες των προσσελήνιων τροχιών

Σε αντίθεση με την προσομοίωση τροχιών LEO, οι οποίες είναι πιο σταθερές και επαναλαμβανόμενες, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη αβεβαιότητα με τις προσσελήνιες τροχιές. Αυτό σήμαινε ότι οι υπολογισμοί της ομάδας έπρεπε να «προχωρήσουν στο χρόνο βήμα προς βήμα», όπως δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Travis Yeager, ερευνητής στο LLNL.

«Αν θέλετε να μάθετε πού θα βρίσκεται ένας προσσελήνιος δορυφόρος σε μια εβδομάδα, δεν υπάρχει εξίσωση που να μπορεί να σας το πει», εξήγησε. «Πρέπει να προχωράτε λίγο-λίγο κάθε φορά».

Ένας απρόσμενος παράγοντας ήταν και η ίδια η Γη: το βαρυτικό της πεδίο δεν είναι ομοιόμορφο, αλλά μεταβάλλεται καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται. Για παράδειγμα, η βαρύτητα είναι χαμηλότερη πάνω από τον Καναδά απ’ ό,τι πάνω από τον Ατλαντικό Ωκεανό, σχολίασε ο Yeager.

Παρά το χαμηλό ποσοστό επιβίωσης των δορυφόρων, οι περίπου 97.000 σταθερές τροχιές στο προσσελήνιο διάστημα είναι ένας αριθμός που ανοίγει σημαντικές προοπτικές για μελλοντικές αποστολές. Το να μάθουμε ποιες τροχιές δεν λειτούργησαν είναι εξίσου σημαντικό με το να μάθουμε ποιες λειτούργησαν, σημείωσε η ομάδα.