رسم مخلفات الفضاء في الوقت الحقيقي

يمكن أن يؤدي تزايد كمية الحطام الذي يدور حول الأرض إلى الحد من وصولنا إلى الفضاء، مما يؤثر ليس فقط على جهود الاستكشاف، ولكن على الجوانب الروتينية من حياتنا على الأرض.
يتمثل التحدي الذي تخوضه في تطوير تطبيق جغرافي مكاني مفتوح المصدر يعرض ويحدد موقع كل قطعة حطام معروفة تدور حول الأرض في الوقت الفعلي.

تفاصيل
خلفية
على الرغم من أن الأقمار الصناعية لا تُعتبر عادةً موارد طبيعية، إلا أن المدارات المزدحمة التي تستخدمها كثيرًا هي كذلك.
تزودنا المدارات حول الأرض بنقاط مميزة لا تقدر بثمن لنشر المركبات الفضائية التي تسمح لنا بدراسة كوكبنا وبقية الكون، كما أنها تسمح لنا بإنشاء شبكات اتصالات عالمية وأنظمة ملاحة عبر الأقمار الصناعية تُستخدم لمجموعة متنوعة من الأشياء من إدارة حركة الطيران العالمية إلى طلب سيارة أجرة.
وتعد المدارات الأرضية المنخفضة ضرورية أيضًا لبعثات استكشاف الفضاء المأهولة حتى عندما تكون وجهة المهمة النهائية بعيدة.
يُعرّضُ الحطام الفضائي العمليات الفضائية للخطر، ويمكن أن يحُدَّ من وصولنا إلى الفضاء إذا لم تتم معالجته.
يوجد اليوم ما يقرب من 22000 جسم صناعي في مدار الأرض، بما في ذلك 6444 مركبة فضائية (نشطة وغير موجودة)، ومع ذلك، فإن هذه الإحصائيات تشمل فقط الكائنات الكبيرة بما يكفي لتعقّبها؛ إذ تشير التقديرات إلى أنّ أكثر من 128 مليون قطعة من الحطام أصغر من 1 سم (0.4 بوصة)، وحوالي 900000 قطعة من الحطام 1-10 سم، وحوالي 34000 قطعة أكبر من 10 سم (3.9 بوصة) تدور حول الأرض.
وعلى مر السنين، تراكمت الصواريخ والأقمار الصناعية وغيرها من نفايات الفضاء المستهلكة في المدار مما زاد من احتمال الاصطدام بالحطام الآخر.
تخلق الاصطدامات المزيد من الحطام، مما يخلق تفاعلًا متسلسلًا سريعًا للتصادمات والمزيد من الحطام.
وتُعرف هذه الظاهرة باسم متلازمة كيسلر على اسم الرجل الذي اقترح المشكلة لأول مرة، دونالد كيسر، أو الاصطدامات المُتعاقبة.
سلسلة الاصطدامات هذه لفتت انتباه ناسا لأول مرة في السبعينيات عندما بدأت صواريخ دلتا المهجورة التي تركت في المدار تنفجر، مما تسبب في سحبٍ من الشظايا.
أوضح كيسلر أنه بمجرد أن تصل كمية الحطام في مدار معين إلى الكتلة الحرجة، فإنّ سلسلة الاصطدامات المتتالية تبدأ حتى لو لم يتم إطلاق أجسام إضافية في المدار.
وبمجرد أن الاصطدامات المتعاقبة، يزداد الخطر على الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية حتى يصبح المدار غير صالح للاستخدام.
اقترح كيسلر أن الوصول إلى هذه العتبة سيستغرق من 30 إلى 40 عامًا، ويعتقد بعض الخبراء اليوم أننا بالفعل في كتلة حرجة في مدار أرضي منخفض على بعد حوالي 560 إلى 620 ميلاً (900 إلى 1000 كيلومتر).


الأهداف
تتمثل مهمتك في تطوير تطبيق جغرافي مكاني مفتوح المصدر (أي مستند إلى الخريطة أو افتراضي على الكرة الأرضية) يعرض ويحدد موقع كل كائن حطام معروف يدور حول الأرض، في الوقت الفعلي.

الاعتبارات المحتملة
قد تتضمن استراتيجيتك الخطوات التالية، ولكنّك لست مُلزما بها:
1- اختر مكتبة مفتوحة المصدر للكرة الأرضية أو الخرائط الجغرافية المكانية (على سبيل المثال، NASA WorldWind أو OpenLayers).
2- احصل على المعلمات المدارية لكل جسم حطام فضائي يتم تعقبه حاليًا في مدار حول الأرض (على سبيل المثال، من Celestrak أو Space-Track).
3- من المعلمات المدارية لجسم ما، احصل على موقعه الجغرافي (خطوط الطول والعرض والارتفاع) في الوقت الحالي (يمكن استخدام مكتبة مثل SatelliteJS أو Python's SGP4 لهذا الغرض).
4- باستخدام موقعه الجغرافي، حدد موقع الكائن في مكتبتك الجغرافية المكانية.
5- كرر الخطوة 3 لجميع كائنات الحطام الفضائي في الكتالوج الذي اخترته.
6- جزء من الثانية بعد ذلك، قم بتحديث الوقت، وكرر ذلك، مما يوفر رسمًا متحركًا في الوقت الفعلي لكل كائن حطام فضائي في الكتالوج.
يمكن أن يتضمن التطبيق الخاص بك أيضًا خيارات لما يلي:
- ضمّن سحب الحطام المكونة من كائنات أصغر لا يمكننا إلا تقدير مواقعها.
- ضمّن ميزة الخط الزمني لواجهة المستخدم (UI) للسماح للمستخدم برؤية البيئة المدارية في نقطة زمنية مختلفة.
- أضف قدرات التتبع عبر الأقمار الصناعية.
- توقع وقت مرور كائن معين فوق موقع يحدده المستخدم على سطح الأرض.
كلمات البحث المحتملة:
رسم الخرائط / مكتبات الكرة الأرضية الافتراضية: أمثلة مفتوحة، دروس منشورات.
معلومات المعلمات المدارية العامة لرسم خريطة للحطام الفضائي: مجموعتان من عناصر الخط، AIAA 2006-6753، جهاز نشر sgp4، سيليستراك للحطام الفضائي، وثائق المسار الفضائي.
مكتبات برمجية لقراءة المعلمات المدارية بتنسيق مجموعة العناصر المكونة من سطرين (TLE): مكتبة satellitejs، ومكتبة nsat / jspredict، و pypi sgp4.
أمثلة على برامج تعقب الأقمار الصناعية مفتوحة المصدر: Stuffinspace و jsattrak و worldwind spacebirds

للحصول على البيانات والموارد المتعلقة بهذا التحدي، ارجع إلى علامة التبويب "الموارد" بأعلى الصفحة يمكن إضافة المزيد من الموارد قبل بدء الهاكاثون.
لا تصادق وكالة ناسا على أي كيان حكومي غير أمريكي وليست مسؤولة عن المعلومات الواردة في المواقع الإلكترونية الحكومية غير الأمريكية.



الرياض
Sep 29, 2021

Visualize Space Debris Orbits and Estimate Impact

المدينة المنورة
Sep 29, 2021

Real-Time Prediction of Space Debris objects

احتياج المهارات
مطور مواقع
مطور تطبيقات
محلل بيانات
مصمم تجربة المستخدم UX
مختص ذكاء اصطناعي
احتياج الأعضاء
4 طلب الالتحاق بالفريق
الرياض
Sep 29, 2021

Mapping Path of Space Trash

احتياج المهارات
مطور مواقع
مطور تطبيقات
محلل بيانات
مختص تعلم الآلة Machine Learning
احتياج الأعضاء
3 طلب الالتحاق بالفريق
الظهران
Sep 29, 2021

When technology meets space

الطائف
Sep 30, 2021

Space Watch and Catch

المدينة المنورة
Sep 30, 2021

Nebula

احتياج المهارات
مطور مواقع
مطور اعمال
مصمم جرافيك
مخرج افلام وفيديو
مختص ذكاء اصطناعي
احتياج الأعضاء
2 طلب الالتحاق بالفريق
جدة
Sep 28, 2021

Orbit prediction and interactive visualization

احتياج المهارات
محلل بيانات
مطور مواقع
خبير Cpp أو (JS and Python)
خبير تطوير البرمجيات العلمية
احتياج الأعضاء
2 طلب الالتحاق بالفريق
الرياض
Sep 28, 2021

Space cleaner