LLNL publikuje otwartą bazę danych z wyliczonym milionem orbit wokół Ziemi
Satelity umieszczone między Ziemią a Księżycem są kluczowym elementem wielu współczesnych technologii, od telekomunikacji przez nawigację po obronność. Jednak stwierdzenie, na jakiej dokładnie orbicie należy umieścić satelitę, jest trudnym zadaniem wymagającym olbrzymiej pracy obliczeniowej. Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) opublikowali otwartą bazę danych z milionem możliwych orbit oraz kodem wykorzystanym do ich obliczenia. Dzięki superkomputerom, którymi dysponuje LLNL, każdy chętny otrzymał informacje potrzebne do zaplanowania misji, monitorowania ruchu wokół Ziemi czy przewidywania, w jaki sposób niewielkie perturbacje mogą zaburzyć orbitę satelity.
Napisany w języku Python pakiet Space Situalional Awareness przyjmuje pewien zakres parametrów początkowych orbity. Chodziło o to, by nie zakładać z góry, jakich typów orbit potrzebujemy. Podchodziliśmy do problemu tak, jakbyśmy nic nie wiedzieli o tej przestrzeni, mówi jeden z naukowców LLNL, Travis Yeager.
Obliczenia zaczynają się od ustalonej pozycji i prędkości na orbicie, a następnie w dyskretnych krokach czasowych symulowany jest przebieg całej orbity. Jako, że mamy tu do czynienia z problemem n ciał – w którym trzeba uwzględnić Słońce, Księżyc, Ziemię, samego satelitę oraz promieniowanie – nie istnieje dokładne rozwiązanie problemu. Jeśli chcesz wiedzieć, gdzie satelita będzie za tydzień, nie ma równania, które mogłoby to dokładnie określić. Trzeba posuwać się naprzód krok po kroku, wyjaśnia Yeager.
Uczeni wzięli też pod uwagę niejednorodności pól grawitacyjnych Ziemi i Księżyca. Ziemia nie jest punktowym źródłem grawitacji. Jest „grudkowata”. Nad Kanadą grawitacja jest słabsza niż nad Atlantykiem. Gdybyśmy nie uwzględnili tego przy satelitach GPS, nie mielibyśmy dokładności do jednego metra. Nie wiedziałbyś nawet, którą drogą jedziesz.
Wygenerowanie miliona orbit o sześcioletnim czasie użytkowania wymagało ponad 182 lat pracy obliczeniowej procesora. Całe zadanie przeprowadzono w zaledwie 3 dni dzięki wykorzystaniu superkomputerów Quartz i Ruby.
Wśród miliona opisanych orbit jest 54%, które pozostają stabilne przez co najmniej rok i 9,7% stabilnych przez sześć lat. Jednak nawet orbity niestabilne dostarczają wartościowych informacji. Mając do dyspozycji milion orbit naukowcy mogą prowadzić szeroko zakrojone analizy z wykorzystaniem uczenia maszynowego, przewidywać czas życia orbity, stabilność, wykrywać anomalie. Analiza może pozwolić też na zidentyfikowanie najbardziej zatłoczonych „skrzyżowań”, w których można by umieścić satelity monitorujące i kierujące ruchem. To szczególnie ważne w obecnej sytuacji, gdy liczba satelitów wokół Ziemi gwałtownie rośnie i są one wysyłane bez żadnej globalnej koordynacji.
Komentarze (0)