Вокруг проблемы потенциальных столкновений спутников Starlink с др. объектами на орбите (Часть Вторая)

За первую половину 2016 года компания SpaceX Илона Маска 207 тыс.152 раза уводила спутники своей низкоорбитальной сети скоростного спутникового Интернета Starlink первого и второго поколений от возможных столкновений с различными объектами на орбите. Об этот сама SpaceX сообщила в отчете американскому регулятору Федеральной комиссии по связи (Federal Communications Commission — FCC). В связи с этим известный американский Интернет-ресурс Space Review, посвященный подробным статьям, комментариям и обзорам по всем аспектам освоения космоса: науке, технологиям, политике, бизнесу и многому другому, опубликовал 14 сентября с.г. большой обзор, посвященный проблеме потенциальных столкновений спутников Starlink. Обзор под заголовком «Вероятность столкновения не является разрешением на маневрирование». Далее вторая (заключительная) часть нашего перевода этого обзора (Первая здесь). 

Space Review пишет:

«Почему масштаб меняет суть проблемы»

«Соединенные Штаты стремительно расширяют свою инфраструктуру управления рисками на орбите. По состоянию на август 2026 года в системе координации движения в космосе, известной как Traffic Coordination System for Space (TraCSS), которую ведет Министерство торговли США насчитывалось 70 компаний, управляющих более 11 345 спутниками, а еще и учетные записи правительств десяти стран. Созданная для реализации Директивы по космической политике-3 (Space Policy Directive-3) — (это национальная директива США в области космической политики, подписанная президентом Дональдом Трампом 18 июня 2018 года. Она устанавливает основы для Национальной политики по управлению космическим движением — Space Traffic Management, STM и обеспечению осведомленности о космической обстановке — Space Situational Awareness, SSA Прим. Obob.tv), эта система является крупным шагом вперед в сфере услуг по обеспечению безопасности в космосе гражданского назначения. Её рост также делает проблему границы между информацией и разрешением более острой.

Traffic Coordination System for Space (TraCSS)

Служба координации движения в космосе должна предоставлять более качественные наблюдения, стандартизированные сообщения, проверенные аналитические методы и более четкое понимание неопределенностей. Она не должна ни по умолчанию, ни по замыслу превращать общее предупреждение в универсальную политику маневрирования. Будущие форматы сообщений должны отличать наблюдение от оценки, а оценку — от необязательной рекомендации. Авторизация должна оставаться отдельным решением оператора, ограниченным правилами миссии и применимым законодательством. Возраст данных, версия модели, источник ковариации, уровень достоверности и существенные допущения должны передаваться вместе с предупреждением, а не оставаться скрытыми во внутренних системах.

Масштаб также создает риск взаимодействия. Если тысячи автономных космических аппаратов будут реагировать на неопределенные прогнозы, используя жесткие пороги, маневр одной группировки может обесценить прогноз для другой, спровоцировать второй маневр и создать новый набор сближений. Это не означает, что каскадный эффект неизбежен, но это значит, что локальная оптимизация не является автоматически глобальной безопасностью. В работе Европейского космическое агентства (European Space Agency — ESA) (В ESA участвуют 27 стран Европы и Канада; Россия не участвует в проектах Европейского космического агентства, т.к. ESA в 2022-м году официально объявило о прекращении совместной работы с Россией из-за событий начавшихся 24 февраля 2022 года Прим. Obob.tv) по автоматизированному уклонению от столкновений подчеркивается необходимость точного информирования о намерениях совершить маневр, поскольку разрозненные системы безопасности могут мешать друг другу.

Международной практике не нужен единый глобальный порог Pc. Вместо этого ей нужны общая семантика и правила координации: какие данные передаются, какое действие только рекомендуется, кто взял на себя ответственность за маневр, на какое временное окно и когда эта договоренность истекает. Руководящие принципы Организации Объединенных Наций по долгосрочной устойчивости при осуществлении деятельности в космосе  уже поощряют предоставление точной контактной информации и оперативную координацию. Автономные спутниковые группировки превращают эти ожидания в архитектурные требования.

Кто должен проводить границу

TraCSS должна оставаться информационной службой, а не командным центром. Министерство торговли США может четко обозначить эту границу в пределах полномочий данной службы: определив, что наблюдается, что оценивается и что является лишь рекомендацией. Авторизация должна оставаться отдельным процессом. Координационное сообщение также должно указывать, кто принял на себя ответственность за маневр, на какой срок и когда эта ответственность истекает.

Правила Федеральной комиссии по связи США (Federal Communications Commission — FCC), касающиеся космического мусора, уже требуют от заявителей раскрывать информацию о маневренности планируемых к запуску аппаратов. В случае автономных группировок это раскрытие должно идти еще дальше: заявители должны указывать, какие классы маневров санкционированы заранее, какие условия сужают или приостанавливают эти полномочия, как система координирует свои действия с другими операторами и какую аудиторскую запись создает каждое действие. Регуляторам не нужно одобрять каждое включение двигателей. Им нужно, чтобы операторы до запуска четко обозначили, какие данные могут активировать те или иные полномочия.

Затем органы по стандартизации и отраслевые группы могут обеспечить совместимость этих полей данных между различными группировками спутников. Такое разделение труда позволяет избежать двух опасных крайностей: центрального диспетчера, принимающего решения о каждом маневре, и операторов, прячущих свою доктрину маневрирования за закрытыми проприетарными (от англ. proprietary — собственнический, частный Прим. Obob.tv) порогами.

Четыре правила автономного уклонения от столкновений

• Во-первых, показатель Pc (т.е. вероятность столкновения, от  англ. Probability of Collision Прим. Obob.tv) должен привлекать внимание, но не давать разрешения. Оператор может выбрать консервативный порог, но его пересечение должно запускать процесс принятия решения, требуемые данные и полномочия для которого оговариваются отдельно.

• Во-вторых, полномочия на маневр должны классифицироваться по последствиям и обратимости. Небольшая, поправимая корректировка в пределах защищенного пространства не эквивалентна серьезному изменению орбиты. Делегирование полномочий должно учитывать скоростные харакктеристики (delta-v), запас топлива, прерывание миссии, близость к другим рабочим зонам, статус координации и затраты на отмену действия.

• В-третьих, слабые данные должны сужать набор вариантов. Устаревшие данные, физически неправдоподобные эфемериды (эфемериды таблица или набор данных с вычисленными координатами небесных тел, спутников на разный момент времени Прим. Obob.tv) , нереалистичная ковариация (ковариация — мера совместной изменчивости двух случайных величин, которая показывает, как они меняются вместе Прим. Obob.tv) и отсутствие контактной информации оператора — это не теоретические проблемы; они описаны в отчете SpaceX для FCC. Автоматика должна реагировать на такие проблемы, ограничивая доступные опции и передавая проблему на уровень человека или запрашивая более качественную информацию. Автоматика не должна считать, по умолчанию, неопределенность разрешенной только потому, что один числовой показатель пересек некую черту.

• В-четвертых, каждый автономный маневр должен сопровождаться созданием записи, своего рода «квитанции о маневре». Она должна сохранять значение Pc, версии ковариации и эфемерид, возраст данных, модель, рассмотренные альтернативы, применимые рамки полномочий, попытки координации, выбранное действие и ожидаемый остаточный риск.

Как уже писал ранее в The Space Review автор данной публикации, будущая подотчетность будет зависеть от того, останутся ли орбитальные записи достоверными. Однако прежде чем бортовой журнал сможет дать докательную базу, что именно произошло, система должна зафиксировать главное: почему космическому аппарату было разрешено изменить траекторию.

Эти правила не противоречат автономии. Они делают автономию управляемой. Человеческий контроль не должен сводиться к тому, чтобы заставлять уставшего оператора нажимать «одобрить» на тысячах рутинных действий. Он означает, что люди и институты определяют рамки, машины действуют только внутри них, неопределенность предсказуемо сужает эти рамки, а исключительные ситуации возвращаются к конкретному лицу, принимающему решения.

Орбитальная безопасность не пострадает из-за недостатка рассчитанных вероятностей. Она может дать сбой, если отрасль забудет о том, чем вероятности являются на самом деле. Оценка столкновения — это данные о возможном будущем. Маневр — это вмешательство, которое изменяет общую среду. И между ними должно стоять явно выраженное предоставление полномочий» пишет Интернет-издание Space Review.

«Автор данной публикации в Space Review Бурак Октенли (Burak Oktenli) имеет степень MBA и получает степень магистра профессиональных исследований в области прикладного интеллекта в Джорджтаунском университете, где его исследования сосредоточены на управлении автономными и использующими искусственный интеллект военными системами», указывает издание Space Review.