Câu đố thùng rác
Dọn dẹp không gian gần khó khăn hơn nhiều so với cái nhìn đầu tiên.
Vấn đề ô nhiễm không gian khiến toàn bộ cộng đồng hàng không vũ trụ lo lắng. Những phát triển giả thuyết về quỹ đạo Trái đất như Hội chứng Kessler, dự đoán sự phát sinh các mảnh vỡ không gian ngoài tầm kiểm soát, đã gây xôn xao ngay cả các phương tiện truyền thông đại chúng. Rõ ràng là cần có những nghiên cứu cơ bản để hiểu được mối nguy hiểm dù chỉ là một mảnh vỡ nhỏ cũng như tính toán số tiền chúng ta sẵn sàng trả cho việc dọn dẹp không gian bên ngoài.
Hiện nay, các chính trị gia, nhà khoa học, nhà công nghệ và công chúng đều nhận thức sâu sắc về vấn đề sự phát triển của các mảnh vỡ không gian. Nhờ công trình cơ bản của J.K. Liouville và Nicholas Johnson, xuất bản năm 2006, chúng tôi hiểu rằng mức độ ô nhiễm có khả năng tiếp tục tăng trong tương lai, ngay cả khi tất cả các vụ phóng bị dừng lại. Lý do cho sự tăng trưởng ổn định này là do các vụ va chạm được cho là sẽ xảy ra giữa các vệ tinh và các giai đoạn tên lửa đã ở trên quỹ đạo. Đây là mối quan tâm lớn của nhiều nhà khai thác vệ tinh, họ buộc phải thực hiện các biện pháp thích hợp để bảo vệ tài sản của mình.
Một số chuyên gia cho rằng những sự cố này sẽ chỉ là khởi đầu của một loạt vụ va chạm khiến việc tiếp cận quỹ đạo thấp của Trái đất gần như không thể. Thông thường hiện tượng này, lần đầu tiên được nhà tư vấn Donald Kessler của NASA mô tả chi tiết, được gọi là hội chứng Kessler. Nhưng thực tế, rất có thể, sẽ rất khác so với những dự báo hay sự kiện tương tự được trình chiếu trong bộ phim Gravity. Thật vậy, kết quả được trình bày trước Ủy ban Điều phối Mảnh vỡ Không gian Liên cơ quan (IADC) tại Hội nghị châu Âu lần thứ sáu về chủ đề này cho thấy số lượng mảnh vỡ dự kiến chỉ tăng 30% trong vòng 200 năm với các vụ phóng liên tục.
Các vụ va chạm vẫn sẽ xảy ra, nhưng thực tế sẽ khác xa với kịch bản thảm khốc mà một số người rất lo sợ. Sự phát triển về số lượng mảnh vỡ không gian có thể được giảm xuống một mức độ khá khiêm tốn. Đề xuất của IADC là phổ biến rộng rãi và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn giảm thiểu các mảnh vỡ trong không gian, đặc biệt liên quan đến việc trung hòa các nguồn năng lượng, những nguồn năng lượng sẽ cạn kiệt hoàn toàn vào cuối chuyến bay và thải bỏ sau khi kết thúc chuyến bay. Tuy nhiên, theo quan điểm của IADC, sự gia tăng dự kiến về lượng rác, mặc dù đã có những nỗ lực, vẫn đòi hỏi phải đưa ra các biện pháp bổ sung để chống lại các yếu tố rủi ro hiện có.
Không có tiến bộ?
Sự quan tâm đáng kể đến việc cải tạo môi trường không gian đã được ghi nhận XNUMX năm sau khi công trình của Liouville và Johnson được công bố. Đặc biệt, một số bước nhất định đã được thực hiện trên khắp thế giới để phát triển các phương pháp loại bỏ các vật thể từ quỹ đạo thấp của Trái đất. Chẳng hạn, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu gần đây đã công bố ý định tìm kiếm sự hỗ trợ của chính phủ để ghi nợ một tàu vũ trụ Châu Âu trong vòng một thập kỷ tới. Cơ quan đã thực hiện nhiều nghiên cứu để xác định các cách hợp lý và đáng tin cậy để đạt được mục tiêu. Yếu tố quan trọng của quy hoạch là các mô hình máy tính về không gian rải rác, cho thấy có thể ngăn chặn sự gia tăng của quần thể mảnh vỡ bằng cách loại bỏ một số giai đoạn tàu vũ trụ hoặc tên lửa. Trong các mô phỏng trên máy tính, những vật thể này được xác định là dễ xảy ra va chạm nhất, vì vậy sau khi chúng rời khỏi quỹ đạo, số lượng va chạm nên giảm đáng kể, điều này sẽ ngăn cản việc tạo ra các mảnh vỡ mới từ sự phân tán của các mảnh vỡ.
Đã gần mười năm trôi qua kể từ khi công trình của Liouville và Johnson được công bố, và điều đáng ngạc nhiên là không có nguyên tắc phương pháp luận nào được trình bày ở cấp quốc tế hoặc quốc gia xác định rõ các biện pháp để loại bỏ hậu quả của ô nhiễm không gian gần Trái đất. Dường như có một số người thờ ơ đối với việc phát triển một phương pháp luận cho quy trình xử lý rác, bất chấp những lời kêu gọi hành động. Nhưng nó thực sự như vậy?
Trên thực tế, tình hình không đơn giản như người ta tưởng. Về quy trình loại bỏ các mảnh vỡ không gian, có một số câu hỏi cơ bản vẫn chưa được trả lời. Đặc biệt quan tâm là các vấn đề liên quan đến quyền sở hữu, trách nhiệm pháp lý và tính minh bạch. Ví dụ, nhiều công nghệ được đề xuất để loại bỏ mảnh vỡ cũng có thể được sử dụng để loại bỏ hoặc vô hiệu hóa một tàu vũ trụ đang hoạt động. Do đó, người ta có thể mong đợi những lời buộc tội rằng những công nghệ này vũ khí. Ngoài ra còn có các câu hỏi liên quan đến chi phí của một chương trình xử lý rác nhất quán. Một số chuyên gia kỹ thuật đã ước tính nó lên tới hàng chục nghìn tỷ đô la.
Tuy nhiên, có lẽ lý do quan trọng nhất của việc thiếu các nguyên tắc phương pháp luận đầy đủ nằm ở chỗ chúng ta vẫn chưa biết cách thực hiện việc khai hoang, mà trong thực tế, chúng ta muốn nói đến việc dọn sạch không gian bên ngoài. Nhưng điều này không có nghĩa là chúng ta không biết mình cần những công nghệ nào.
Các thuật toán sử dụng một lần hầu như đã được phát triển. Vấn đề thực sự nảy sinh từ một nhiệm vụ tưởng chừng đơn giản: xác định "đúng" mảnh vỡ cần loại bỏ khỏi quỹ đạo. Và cho đến khi chúng tôi có thể giải quyết vấn đề này, có vẻ như chúng tôi sẽ không thể lấy lại không gian.
Chúng tôi chơi trong đống đổ nát
Để hiểu bản chất vấn đề của việc giải quyết một công việc tưởng như đơn giản như xác định rác cần loại bỏ, chúng tôi sử dụng cách tương tự như chơi với một bộ bài 52 lá chơi thông thường. Tương tự như vậy, mỗi thẻ đại diện cho một đối tượng trong không gian bên ngoài mà chúng ta có thể muốn loại bỏ để tránh va chạm. Sau khi chia bài, chúng ta đặt từng quân bài úp xuống bàn. Mục tiêu của chúng tôi bây giờ là cố gắng xác định các quân Át và xóa chúng khỏi bảng, vì đây là các thẻ đại diện cho các vệ tinh hoặc các vật thể lớn khác của mảnh vỡ không gian có thể tham gia vào một vụ va chạm vào một thời điểm nào đó trong tương lai. Chúng tôi có thể xóa bao nhiêu thẻ khỏi bàn tùy thích, nhưng mỗi lần xóa một thẻ, chúng tôi phải trả $ 10. Ngoài ra, khi chúng ta di chuyển ra xa, chúng ta không có quyền nhìn vào bản đồ (nếu vệ tinh bị dịch chuyển khỏi quỹ đạo, chúng ta không thể nói chắc chắn rằng nó có thể tham gia vào vụ va chạm). Cuối cùng, chúng tôi phải trả 100 đô la cho mỗi con át chủ bài còn lại trên bàn, con số này thể hiện tổn thất tiềm ẩn do va chạm liên quan đến vệ tinh của chúng tôi (trên thực tế, chi phí thay thế một vệ tinh có thể dao động từ 100 đô la đến XNUMX tỷ đô la).
Chà, chúng ta giải quyết vấn đề này như thế nào? Ngược lại, tất cả các quân bài đều giống nhau, vì vậy không có cách nào để biết được đâu là quân Át, và cách duy nhất để đảm bảo rằng chúng ta đã đánh hết quân Át là loại bỏ tất cả các quân bài khỏi bàn. Trong ví dụ của chúng tôi, nó sẽ có giá tối đa là $ 520. Trong không gian vũ trụ, chúng ta phải đối mặt với cùng một vấn đề: chúng ta không biết chính xác vật thể nào có thể tham gia vào các vụ va chạm, nhưng quá đắt để loại bỏ tất cả chúng, vì vậy chúng ta buộc phải lựa chọn. Giả sử rằng chúng ta quyết định một sự lựa chọn: để loại bỏ một quân bài trị giá 10 đô la, xác suất chúng ta rút được một quân át chủ bài là bao nhiêu? Chà, xác suất để quân bài là quân át là bốn lần 52, hay nói cách khác là khoảng 0,08, hay 8 phần trăm. Do đó, xác suất lá bài không phải là quân át chủ bài là 92 phần trăm. Đó là xác suất mà chúng tôi đã lãng phí 10 đô la của mình.
Điều gì xảy ra nếu lần này chúng ta rút lá bài thứ hai (sẽ khiến chúng ta mất thêm 10 đô la)? Xác suất quân bài thứ hai là quân át phụ thuộc vào thực tế là quân bài đầu tiên là quân át. Nếu trường hợp này xảy ra, thì xác suất quân bài thứ hai cũng là quân át là ba chia cho 51 (vì bây giờ bộ bài chỉ còn lại ba quân át, tức là đã giảm đi một quân). Nếu quân bài đầu tiên không phải là quân Át, thì xác suất để quân bài thứ hai là quân Át là: bốn chia cho 51 (vì bộ bài giảm còn lại bốn quân át).
Chúng ta có thể sử dụng phương pháp này để xác định xác suất mà chúng ta đánh trúng cả hai quân át bằng cách đơn giản nhân xác suất để tìm ra câu trả lời: 4/52 nhân với 3/51, cho chúng ta xác suất là 0,0045 hoặc 0,45 phần trăm trị giá 20 đô la cho mỗi hai quân bài bị loại bỏ. Không yên tâm lắm.
Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể xác định xác suất loại bỏ ít nhất một trong các quân át chủ bài. Sau khi rút hai quân bài, có 15 phần trăm khả năng là chúng ta đã loại bỏ thành công ít nhất một trong các quân át chủ bài. Nghe có vẻ hy vọng hơn, nhưng tỷ lệ cược không phải là rất tốt ngay cả bây giờ.
Nó chỉ ra rằng để tăng cơ hội đánh ngay cả một trong những con át, chúng ta cần loại bỏ hơn chín lá (trị giá $ 90) hoặc hơn 22 lá (trị giá $ 220) nếu chúng ta muốn chắc chắn 90% rằng chúng ta đã trúng một trong những con át chủ bài. Ngay cả khi chúng tôi thành công, ba con át chủ bài vẫn còn trên bàn, vì vậy tổng cộng chúng tôi vẫn phải trả $ 520, thật trùng hợp là số tiền mà chúng tôi đáng lẽ phải trả nếu chúng tôi đã chọn tùy chọn xóa tất cả các thẻ.
Trò chơi kết thúc
Khi trở lại từ sự tương tự của chúng ta trở lại môi trường không gian thực, tình hình có vẻ đáng báo động hơn. Hiện có khoảng 20 vật thể đang được theo dõi bởi mạng lưới trạm quan sát không gian của Hoa Kỳ trên quỹ đạo, khoảng sáu phần trăm trong số đó là những vật thể có khối lượng lớn hơn một tấn theo giả thuyết có thể tham gia vào một vụ va chạm và chúng ta có thể muốn loại bỏ. Trong phép tương tự với lá bài, vấn đề của chúng ta là tất cả các quân bài đều có mặt sau giống nhau và xác suất một quân là quân át của quân bích cũng giống như xác suất quân kia cũng là quân át. Không có cách nào để xác định các thẻ mong muốn và xóa chúng khỏi bàn. Trên thực tế, cơ hội tránh va chạm của chúng ta tốt hơn nhiều so với trong một trò chơi bài, bởi vì một số vật thể trên quỹ đạo có khả năng dính vào va chạm và chúng ta có thể tập trung chú ý vào chúng. Ví dụ, các vật thể ở quỹ đạo đông dân cư, chẳng hạn như quỹ đạo đồng bộ mặt trời, ở độ cao từ 000 đến 600 km có nhiều khả năng tham gia vào các vụ va chạm do tắc nghẽn trong khu vực này. Nếu chúng ta tập trung sự chú ý vào những vật thể như vậy (và những vật thể khác trong quỹ đạo tắc nghẽn tương tự) và tính đến các dự đoán va chạm, thì chúng ta phải loại bỏ khoảng 900 vật thể để giảm số vụ va chạm thảm khốc dự kiến chỉ một đơn vị, như sau kết quả của nghiên cứu do các thành viên của cơ quan vũ trụ IADC thực hiện.
Và nó chỉ ra rằng mặc dù một số vật thể có thể bị loại bỏ bởi một tàu vũ trụ "sạch hơn" (và năm mục tiêu dường như là một sự thay thế phổ biến), nhiều chuyến bay - thường phức tạp và giả tạo - phải được thực hiện chỉ để ngăn chặn một vụ va chạm.
Tại sao chúng ta không thể dự đoán tốt hơn khả năng xảy ra va chạm và chỉ loại bỏ những vật thể mà chúng ta biết là sẽ nguy hiểm? Có nhiều thông số có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo của vệ tinh, bao gồm cả định hướng của vệ tinh, cho dù đó là chuyển động thất thường hay thời tiết không gian (có thể ảnh hưởng đến lực cản khí động học của vệ tinh). Ngay cả những sai sót nhỏ trong các giá trị ban đầu cũng có thể dẫn đến sự chênh lệch lớn trong kết quả tính toán vị trí của vệ tinh so với thực tế, và sau một khoảng thời gian tương đối ngắn. Trên thực tế, chúng tôi sử dụng cùng một phương pháp luận như các nhà dự báo: chúng tôi sử dụng các mô hình để tạo ra xác suất của các kết quả cụ thể, nhưng không phải là thực tế là sẽ bao giờ thu được những kết quả này.
Vì vậy, chúng ta có các công nghệ có thể được sử dụng để loại bỏ các mảnh vỡ không gian theo thời gian. Đây là vị trí được Cơ quan Vũ trụ Châu Âu thực hiện với sứ mệnh theo kế hoạch e.Deorbit của họ, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết để xác định các vật thể phù hợp nhất để loại bỏ. Những vấn đề này phải được giải quyết trước khi có thể cung cấp các hướng dẫn cần thiết và hướng dẫn phương pháp luận cho những người quan tâm đến việc chuẩn bị chương trình loại bỏ các mảnh vỡ không gian dài hạn cần thiết để phục hồi môi trường hiệu quả.
Các nguyên tắc phương pháp luận về các đối tượng cụ thể, số lượng, yêu cầu và giới hạn của chúng là quan trọng để tăng khả năng các nỗ lực phục hồi môi trường được thực hiện sẽ có hiệu quả và phù hợp. Để phát triển các nguyên tắc phương pháp luận như vậy, chúng ta phải xem xét lại những kỳ vọng không hợp lý của chúng ta về một kết quả thuận lợi.
Vấn đề ô nhiễm không gian khiến toàn bộ cộng đồng hàng không vũ trụ lo lắng. Những phát triển giả thuyết về quỹ đạo Trái đất như Hội chứng Kessler, dự đoán sự phát sinh các mảnh vỡ không gian ngoài tầm kiểm soát, đã gây xôn xao ngay cả các phương tiện truyền thông đại chúng. Rõ ràng là cần có những nghiên cứu cơ bản để hiểu được mối nguy hiểm dù chỉ là một mảnh vỡ nhỏ cũng như tính toán số tiền chúng ta sẵn sàng trả cho việc dọn dẹp không gian bên ngoài.
Hiện nay, các chính trị gia, nhà khoa học, nhà công nghệ và công chúng đều nhận thức sâu sắc về vấn đề sự phát triển của các mảnh vỡ không gian. Nhờ công trình cơ bản của J.K. Liouville và Nicholas Johnson, xuất bản năm 2006, chúng tôi hiểu rằng mức độ ô nhiễm có khả năng tiếp tục tăng trong tương lai, ngay cả khi tất cả các vụ phóng bị dừng lại. Lý do cho sự tăng trưởng ổn định này là do các vụ va chạm được cho là sẽ xảy ra giữa các vệ tinh và các giai đoạn tên lửa đã ở trên quỹ đạo. Đây là mối quan tâm lớn của nhiều nhà khai thác vệ tinh, họ buộc phải thực hiện các biện pháp thích hợp để bảo vệ tài sản của mình.
Một số chuyên gia cho rằng những sự cố này sẽ chỉ là khởi đầu của một loạt vụ va chạm khiến việc tiếp cận quỹ đạo thấp của Trái đất gần như không thể. Thông thường hiện tượng này, lần đầu tiên được nhà tư vấn Donald Kessler của NASA mô tả chi tiết, được gọi là hội chứng Kessler. Nhưng thực tế, rất có thể, sẽ rất khác so với những dự báo hay sự kiện tương tự được trình chiếu trong bộ phim Gravity. Thật vậy, kết quả được trình bày trước Ủy ban Điều phối Mảnh vỡ Không gian Liên cơ quan (IADC) tại Hội nghị châu Âu lần thứ sáu về chủ đề này cho thấy số lượng mảnh vỡ dự kiến chỉ tăng 30% trong vòng 200 năm với các vụ phóng liên tục.
Các vụ va chạm vẫn sẽ xảy ra, nhưng thực tế sẽ khác xa với kịch bản thảm khốc mà một số người rất lo sợ. Sự phát triển về số lượng mảnh vỡ không gian có thể được giảm xuống một mức độ khá khiêm tốn. Đề xuất của IADC là phổ biến rộng rãi và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn giảm thiểu các mảnh vỡ trong không gian, đặc biệt liên quan đến việc trung hòa các nguồn năng lượng, những nguồn năng lượng sẽ cạn kiệt hoàn toàn vào cuối chuyến bay và thải bỏ sau khi kết thúc chuyến bay. Tuy nhiên, theo quan điểm của IADC, sự gia tăng dự kiến về lượng rác, mặc dù đã có những nỗ lực, vẫn đòi hỏi phải đưa ra các biện pháp bổ sung để chống lại các yếu tố rủi ro hiện có.
Không có tiến bộ?
Sự quan tâm đáng kể đến việc cải tạo môi trường không gian đã được ghi nhận XNUMX năm sau khi công trình của Liouville và Johnson được công bố. Đặc biệt, một số bước nhất định đã được thực hiện trên khắp thế giới để phát triển các phương pháp loại bỏ các vật thể từ quỹ đạo thấp của Trái đất. Chẳng hạn, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu gần đây đã công bố ý định tìm kiếm sự hỗ trợ của chính phủ để ghi nợ một tàu vũ trụ Châu Âu trong vòng một thập kỷ tới. Cơ quan đã thực hiện nhiều nghiên cứu để xác định các cách hợp lý và đáng tin cậy để đạt được mục tiêu. Yếu tố quan trọng của quy hoạch là các mô hình máy tính về không gian rải rác, cho thấy có thể ngăn chặn sự gia tăng của quần thể mảnh vỡ bằng cách loại bỏ một số giai đoạn tàu vũ trụ hoặc tên lửa. Trong các mô phỏng trên máy tính, những vật thể này được xác định là dễ xảy ra va chạm nhất, vì vậy sau khi chúng rời khỏi quỹ đạo, số lượng va chạm nên giảm đáng kể, điều này sẽ ngăn cản việc tạo ra các mảnh vỡ mới từ sự phân tán của các mảnh vỡ.
Đã gần mười năm trôi qua kể từ khi công trình của Liouville và Johnson được công bố, và điều đáng ngạc nhiên là không có nguyên tắc phương pháp luận nào được trình bày ở cấp quốc tế hoặc quốc gia xác định rõ các biện pháp để loại bỏ hậu quả của ô nhiễm không gian gần Trái đất. Dường như có một số người thờ ơ đối với việc phát triển một phương pháp luận cho quy trình xử lý rác, bất chấp những lời kêu gọi hành động. Nhưng nó thực sự như vậy?Trên thực tế, tình hình không đơn giản như người ta tưởng. Về quy trình loại bỏ các mảnh vỡ không gian, có một số câu hỏi cơ bản vẫn chưa được trả lời. Đặc biệt quan tâm là các vấn đề liên quan đến quyền sở hữu, trách nhiệm pháp lý và tính minh bạch. Ví dụ, nhiều công nghệ được đề xuất để loại bỏ mảnh vỡ cũng có thể được sử dụng để loại bỏ hoặc vô hiệu hóa một tàu vũ trụ đang hoạt động. Do đó, người ta có thể mong đợi những lời buộc tội rằng những công nghệ này vũ khí. Ngoài ra còn có các câu hỏi liên quan đến chi phí của một chương trình xử lý rác nhất quán. Một số chuyên gia kỹ thuật đã ước tính nó lên tới hàng chục nghìn tỷ đô la.
Tuy nhiên, có lẽ lý do quan trọng nhất của việc thiếu các nguyên tắc phương pháp luận đầy đủ nằm ở chỗ chúng ta vẫn chưa biết cách thực hiện việc khai hoang, mà trong thực tế, chúng ta muốn nói đến việc dọn sạch không gian bên ngoài. Nhưng điều này không có nghĩa là chúng ta không biết mình cần những công nghệ nào.
Các thuật toán sử dụng một lần hầu như đã được phát triển. Vấn đề thực sự nảy sinh từ một nhiệm vụ tưởng chừng đơn giản: xác định "đúng" mảnh vỡ cần loại bỏ khỏi quỹ đạo. Và cho đến khi chúng tôi có thể giải quyết vấn đề này, có vẻ như chúng tôi sẽ không thể lấy lại không gian.
Chúng tôi chơi trong đống đổ nát
Để hiểu bản chất vấn đề của việc giải quyết một công việc tưởng như đơn giản như xác định rác cần loại bỏ, chúng tôi sử dụng cách tương tự như chơi với một bộ bài 52 lá chơi thông thường. Tương tự như vậy, mỗi thẻ đại diện cho một đối tượng trong không gian bên ngoài mà chúng ta có thể muốn loại bỏ để tránh va chạm. Sau khi chia bài, chúng ta đặt từng quân bài úp xuống bàn. Mục tiêu của chúng tôi bây giờ là cố gắng xác định các quân Át và xóa chúng khỏi bảng, vì đây là các thẻ đại diện cho các vệ tinh hoặc các vật thể lớn khác của mảnh vỡ không gian có thể tham gia vào một vụ va chạm vào một thời điểm nào đó trong tương lai. Chúng tôi có thể xóa bao nhiêu thẻ khỏi bàn tùy thích, nhưng mỗi lần xóa một thẻ, chúng tôi phải trả $ 10. Ngoài ra, khi chúng ta di chuyển ra xa, chúng ta không có quyền nhìn vào bản đồ (nếu vệ tinh bị dịch chuyển khỏi quỹ đạo, chúng ta không thể nói chắc chắn rằng nó có thể tham gia vào vụ va chạm). Cuối cùng, chúng tôi phải trả 100 đô la cho mỗi con át chủ bài còn lại trên bàn, con số này thể hiện tổn thất tiềm ẩn do va chạm liên quan đến vệ tinh của chúng tôi (trên thực tế, chi phí thay thế một vệ tinh có thể dao động từ 100 đô la đến XNUMX tỷ đô la).
Chà, chúng ta giải quyết vấn đề này như thế nào? Ngược lại, tất cả các quân bài đều giống nhau, vì vậy không có cách nào để biết được đâu là quân Át, và cách duy nhất để đảm bảo rằng chúng ta đã đánh hết quân Át là loại bỏ tất cả các quân bài khỏi bàn. Trong ví dụ của chúng tôi, nó sẽ có giá tối đa là $ 520. Trong không gian vũ trụ, chúng ta phải đối mặt với cùng một vấn đề: chúng ta không biết chính xác vật thể nào có thể tham gia vào các vụ va chạm, nhưng quá đắt để loại bỏ tất cả chúng, vì vậy chúng ta buộc phải lựa chọn. Giả sử rằng chúng ta quyết định một sự lựa chọn: để loại bỏ một quân bài trị giá 10 đô la, xác suất chúng ta rút được một quân át chủ bài là bao nhiêu? Chà, xác suất để quân bài là quân át là bốn lần 52, hay nói cách khác là khoảng 0,08, hay 8 phần trăm. Do đó, xác suất lá bài không phải là quân át chủ bài là 92 phần trăm. Đó là xác suất mà chúng tôi đã lãng phí 10 đô la của mình.
Điều gì xảy ra nếu lần này chúng ta rút lá bài thứ hai (sẽ khiến chúng ta mất thêm 10 đô la)? Xác suất quân bài thứ hai là quân át phụ thuộc vào thực tế là quân bài đầu tiên là quân át. Nếu trường hợp này xảy ra, thì xác suất quân bài thứ hai cũng là quân át là ba chia cho 51 (vì bây giờ bộ bài chỉ còn lại ba quân át, tức là đã giảm đi một quân). Nếu quân bài đầu tiên không phải là quân Át, thì xác suất để quân bài thứ hai là quân Át là: bốn chia cho 51 (vì bộ bài giảm còn lại bốn quân át).
Chúng ta có thể sử dụng phương pháp này để xác định xác suất mà chúng ta đánh trúng cả hai quân át bằng cách đơn giản nhân xác suất để tìm ra câu trả lời: 4/52 nhân với 3/51, cho chúng ta xác suất là 0,0045 hoặc 0,45 phần trăm trị giá 20 đô la cho mỗi hai quân bài bị loại bỏ. Không yên tâm lắm.
Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể xác định xác suất loại bỏ ít nhất một trong các quân át chủ bài. Sau khi rút hai quân bài, có 15 phần trăm khả năng là chúng ta đã loại bỏ thành công ít nhất một trong các quân át chủ bài. Nghe có vẻ hy vọng hơn, nhưng tỷ lệ cược không phải là rất tốt ngay cả bây giờ.
Nó chỉ ra rằng để tăng cơ hội đánh ngay cả một trong những con át, chúng ta cần loại bỏ hơn chín lá (trị giá $ 90) hoặc hơn 22 lá (trị giá $ 220) nếu chúng ta muốn chắc chắn 90% rằng chúng ta đã trúng một trong những con át chủ bài. Ngay cả khi chúng tôi thành công, ba con át chủ bài vẫn còn trên bàn, vì vậy tổng cộng chúng tôi vẫn phải trả $ 520, thật trùng hợp là số tiền mà chúng tôi đáng lẽ phải trả nếu chúng tôi đã chọn tùy chọn xóa tất cả các thẻ.
Trò chơi kết thúc
Khi trở lại từ sự tương tự của chúng ta trở lại môi trường không gian thực, tình hình có vẻ đáng báo động hơn. Hiện có khoảng 20 vật thể đang được theo dõi bởi mạng lưới trạm quan sát không gian của Hoa Kỳ trên quỹ đạo, khoảng sáu phần trăm trong số đó là những vật thể có khối lượng lớn hơn một tấn theo giả thuyết có thể tham gia vào một vụ va chạm và chúng ta có thể muốn loại bỏ. Trong phép tương tự với lá bài, vấn đề của chúng ta là tất cả các quân bài đều có mặt sau giống nhau và xác suất một quân là quân át của quân bích cũng giống như xác suất quân kia cũng là quân át. Không có cách nào để xác định các thẻ mong muốn và xóa chúng khỏi bàn. Trên thực tế, cơ hội tránh va chạm của chúng ta tốt hơn nhiều so với trong một trò chơi bài, bởi vì một số vật thể trên quỹ đạo có khả năng dính vào va chạm và chúng ta có thể tập trung chú ý vào chúng. Ví dụ, các vật thể ở quỹ đạo đông dân cư, chẳng hạn như quỹ đạo đồng bộ mặt trời, ở độ cao từ 000 đến 600 km có nhiều khả năng tham gia vào các vụ va chạm do tắc nghẽn trong khu vực này. Nếu chúng ta tập trung sự chú ý vào những vật thể như vậy (và những vật thể khác trong quỹ đạo tắc nghẽn tương tự) và tính đến các dự đoán va chạm, thì chúng ta phải loại bỏ khoảng 900 vật thể để giảm số vụ va chạm thảm khốc dự kiến chỉ một đơn vị, như sau kết quả của nghiên cứu do các thành viên của cơ quan vũ trụ IADC thực hiện.
Và nó chỉ ra rằng mặc dù một số vật thể có thể bị loại bỏ bởi một tàu vũ trụ "sạch hơn" (và năm mục tiêu dường như là một sự thay thế phổ biến), nhiều chuyến bay - thường phức tạp và giả tạo - phải được thực hiện chỉ để ngăn chặn một vụ va chạm.
Tại sao chúng ta không thể dự đoán tốt hơn khả năng xảy ra va chạm và chỉ loại bỏ những vật thể mà chúng ta biết là sẽ nguy hiểm? Có nhiều thông số có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo của vệ tinh, bao gồm cả định hướng của vệ tinh, cho dù đó là chuyển động thất thường hay thời tiết không gian (có thể ảnh hưởng đến lực cản khí động học của vệ tinh). Ngay cả những sai sót nhỏ trong các giá trị ban đầu cũng có thể dẫn đến sự chênh lệch lớn trong kết quả tính toán vị trí của vệ tinh so với thực tế, và sau một khoảng thời gian tương đối ngắn. Trên thực tế, chúng tôi sử dụng cùng một phương pháp luận như các nhà dự báo: chúng tôi sử dụng các mô hình để tạo ra xác suất của các kết quả cụ thể, nhưng không phải là thực tế là sẽ bao giờ thu được những kết quả này.
Vì vậy, chúng ta có các công nghệ có thể được sử dụng để loại bỏ các mảnh vỡ không gian theo thời gian. Đây là vị trí được Cơ quan Vũ trụ Châu Âu thực hiện với sứ mệnh theo kế hoạch e.Deorbit của họ, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết để xác định các vật thể phù hợp nhất để loại bỏ. Những vấn đề này phải được giải quyết trước khi có thể cung cấp các hướng dẫn cần thiết và hướng dẫn phương pháp luận cho những người quan tâm đến việc chuẩn bị chương trình loại bỏ các mảnh vỡ không gian dài hạn cần thiết để phục hồi môi trường hiệu quả.
Các nguyên tắc phương pháp luận về các đối tượng cụ thể, số lượng, yêu cầu và giới hạn của chúng là quan trọng để tăng khả năng các nỗ lực phục hồi môi trường được thực hiện sẽ có hiệu quả và phù hợp. Để phát triển các nguyên tắc phương pháp luận như vậy, chúng ta phải xem xét lại những kỳ vọng không hợp lý của chúng ta về một kết quả thuận lợi.
tin tức