ماموریت‌های فضایی پیچیده‌تر می‌شوند – درس‌هایی از آمازون و فدرال اکسپرس می‌تواند به مدیریت ماهواره و فضاپیما در مدار کمک کند

لجستیک فضایی می تواند به طرز شگفت آوری پیچیده باشد.

اکثر سیستم‌های مأموریت فضایی در طول تاریخ از یک فضاپیما استفاده می‌کنند که برای تکمیل یک مأموریت به طور مستقل طراحی شده است. خواه این یک ماهواره هواشناسی باشد یا یک ماژول خدمه انسان مانند آپولو، تقریباً هر فضاپیما مستقر شده و مأموریت یکباره خود را کاملاً به تنهایی انجام می دهد.

اما امروزه سازمان‌های صنعت فضایی در حال کاوش در ماموریت‌هایی هستند که ماهواره‌های زیادی با هم کار می‌کنند. به عنوان مثال، صورت فلکی استارلینک اسپیس ایکس شامل هزاران ماهواره است. و فضاپیمای جدید می تواند به زودی قابلیت اتصال یا درگیر شدن با ماهواره های دیگر در مدار را برای تعمیر یا سوخت گیری داشته باشد.

برخی از این فضاپیماها در حال حاضر در حال کار و خدمات رسانی به مشتریان هستند، مانند وسیله نقلیه گسترش ماموریت نورثروپ گرومن. این فضاپیمای مداری عمر چندین ماهواره ارتباطی را افزایش داده است.

این گزینه‌های طراحی جدید و قابلیت‌های درون مدار، مأموریت‌های فضایی را بیشتر شبیه عملیات‌های لجستیکی بزرگ روی زمین می‌کند.

ما محققینی هستیم که سال ها صنعت فضایی را مطالعه کرده ایم. ما مطالعه کرده‌ایم که چگونه بخش فضایی می‌تواند از شرکت‌هایی مانند آمازون یا فدرال اکسپرس در مورد مدیریت ناوگان پیچیده و هماهنگی عملیات درس بگیرد.

درس هایی از شبکه حمل و نقل زمینی

طراحان ماموریت فضایی مسیرهای خود را به منظور تحویل محموله های خود به ماه یا مریخ برنامه ریزی می کنند، یا در مداری کارآمد در مجموعه ای از محدودیت های هزینه، جدول زمانی و ظرفیت قرار می گیرند. اما زمانی که آنها نیاز به هماهنگی چندین وسیله نقلیه فضایی با هم دارند، برنامه ریزی مسیر می تواند پیچیده شود.

شرکت‌های لجستیکی در محل هر روز مشکلات مشابهی را حل می‌کنند و کالاها و کالاها را در سراسر جهان حمل می‌کنند. بنابراین، محققان می‌توانند نحوه مدیریت لجستیک این شرکت‌ها را مطالعه کنند تا به شرکت‌ها و آژانس‌های فضایی کمک کنند تا چگونگی برنامه‌ریزی موفقیت‌آمیز عملیات ماموریت خود را کشف کنند.

یک مطالعه با بودجه ناسا در اوایل دهه ۱۳۷۸ ایده ای برای شبیه سازی عملیات لجستیک فضایی داشت. این محققان مدارها یا سیارات را به عنوان شهرها و مسیرهای متصل به آنها را به عنوان مسیر می دیدند. آنها همچنین محموله، مواد مصرفی، سوخت و سایر اقلام برای حمل و نقل را به عنوان کالا در نظر گرفتند.

این رویکرد به آن‌ها کمک کرد تا مشکل مأموریت فضایی را به عنوان یک مشکل جریان کالا بازنگری کنند – نوعی سوال که شرکت‌های لجستیک زمینی همیشه روی آن کار می‌کنند.

درس هایی از زیرساخت های لجستیک زمینی

قابلیت‌های جدید برای سوخت‌گیری و تعمیر فضاپیماها در مدار، فرصت‌های جدید و همچنین چالش‌هایی را ایجاد می‌کند.

یعنی، اپراتورهای فضایی معمولاً نمی‌دانند کدام ماهواره بعدی از کار می‌افتد یا چه زمانی این اتفاق می‌افتد. برای اینکه این فناوری‌های جدید مفید باشند، طراحان مأموریت فضایی باید یک سیستم زیرساختی ایجاد کنند. این می تواند مانند ناوگانی از وسایل نقلیه خدماتی و انبارهایی در فضا باشد که به سرعت به هر رویداد غیرقابل پیش بینی پاسخ می دهند.

خوشبختانه، طراحان ماموریت فضایی می توانند از عملیات روی زمین بیاموزند. برنامه‌ریزان شهری و سازمان‌های واکنش اضطراری به این نوع چالش‌ها فکر می‌کنند در حالی که تعیین می‌کنند بیمارستان‌ها یا آتش‌نشانی‌ها کجا قرار بگیرند. آنها همچنین ظرفیت این امکانات را برای پاسخگویی به تماس های غیرقابل پیش بینی در نظر می گیرند.

ما می‌توانیم قیاسی بین طراحی سیستم لجستیک زمینی و طراحی سیستم سرویس‌دهی در فضا ترسیم کنیم. به این ترتیب، محققان می توانند از تئوری های توسعه یافته برای لجستیک زمینی برای بهبود عمل طراحی ماموریت فضایی استفاده کنند.

یک مطالعه که در آبان ۱۳۹۹ منتشر شد، چارچوبی را برای سرویس‌دهی فضاپیماها در مدار با استفاده از آنچه کارشناسان لجستیک نظریه صف فضایی می‌نامند، ایجاد کرد. محققان معمولاً از این نظریه مدل سازی برای تجزیه و تحلیل عملکرد یک سیستم لجستیک زمینی استفاده می کنند.

درس هایی از مدیریت انبار زمینی

در گذشته، فضاپیماهای جداگانه مأموریت های خود را به طور مستقل انجام می دادند، بنابراین اگر ماهواره ای شکست می خورد، مهندسان مأموریت آن مجبور بودند جایگزینی را توسعه دهند و بفرستند.

در حال حاضر، برای مأموریت‌هایی با چندین ماهواره، مانند صورت فلکی ماهواره ایریدیوم، اپراتورها اغلب یک یا چند قطعه یدکی را در مدار نگه می‌دارند.

این امر برای صورت فلکی متشکل از صدها یا هزاران فضاپیما پیچیده می شود. طراحان ماموریت می‌خواهند اطمینان حاصل کنند که ماهواره‌های یدکی کافی در مدار دارند تا در صورت خرابی، مجبور نباشند مأموریت را قطع کنند. اما ارسال بیش از حد ماهواره های اضافی گران می شود.

هنگام برخورد با این نوع صورت های فلکی بزرگ، طراحان ماموریت می توانند از روش هایی که آمازون و سایر شرکت های زمینی برای مدیریت انبارهای خود استفاده می کنند، بیاموزند. آمازون این انبارها را در مکان‌های خاصی قرار می‌دهد و آنها را با اقلام خاصی ذخیره می‌کند تا مطمئن شود که تحویل کارآمد انجام می‌شود.

تئوری های مدیریت موجودی در زمین می تواند به اطلاع رسانی چگونگی مقابله شرکت های فضایی با این چالش ها کمک کند.

مطالعه ای که در آبان ۱۳۹۸منتشر شد، رویکردی را ایجاد کرد که شرکت های فضایی می توانند از آن برای مدیریت استراتژی های یدکی خود استفاده کنند. این رویکرد می‌تواند به آن‌ها کمک کند تصمیم بگیرند که ماهواره‌های یدکی خود را در کجای مدار اختصاص دهند تا نیازهایشان را برآورده کنند و در عین حال هرگونه وقفه خدماتی را به حداقل برسانند.

ابعاد بین المللی

فضاپیماها در یک محیط پیچیده و به سرعت در حال تغییر عمل می کنند. اپراتورها باید بدانند که ماموریت های دیگر کجا در حال انجام هستند و هنگام سوخت گیری یا تعمیر در فضا چه قوانینی را باید رعایت کنند. اما در فضا، هنوز کسی این قوانین را تعریف نکرده است.

کشتی ها، هواپیماها و وسایل نقلیه زمینی همگی قوانین جاده ای واضحی دارند که باید هنگام تعامل با سایر وسایل نقلیه رعایت شوند. برای مثال، کشتی‌ها و هواپیماهای غیرنظامی باید مکان خود را با سایر وسایل نقلیه و مقامات به اشتراک بگذارند تا به مدیریت ترافیک کمک کنند.

برخی از محققان در حال بررسی این هستند که قوانین مشابه برای فضا چگونه به نظر می رسند. یک مطالعه بررسی کرد که چگونه تدوین قوانین مبتنی بر اندازه، سن یا سایر ویژگی‌های فضاپیما ممکن است به اجرای روان‌تر عملیات فضایی آینده کمک کند. به عنوان مثال، یک قانون ممکن است این باشد که فضاپیمایی که اخیراً به فضا پرتاب شده است باید مسئولیت مانور را در زمانی که سفینه دیگری در مسیر آن وجود دارد، بر عهده بگیرد.

با پرتاب ماهواره ها و فضاپیماهای بیشتر در حال حاضر بیش از هر زمان دیگری، شرکت ها و سازمان های دولتی به فناوری ها و سیاست های جدید برای هماهنگ کردن آنها نیاز خواهند داشت. با پیچیده‌تر شدن فعالیت‌های فضایی، محققان می‌توانند به استفاده از آنچه در زمین آموخته‌اند در مأموریت‌های جدید در فضا ادامه دهند.