NASA dezvoltă sisteme de anticipare pentru misiunile terestre

Monitorizarea Pământului într-o eră a incertitudinii

Misiunile satelitare ale NASA dedicate observării Pământului reprezintă coloana vertebrală a înțelegerii noastre globale asupra schimbărilor climatice și a dinamicii planetare. Aceste misiuni monitorizează zeci de parametri critici, de la concentrația de aerosoli și nivelul mărilor, până la acoperirea cu nori și utilizarea terenurilor, pe parcursul unor decenii întregi. Totuși, menținerea acestui flux constant de date pentru comunitățile științifice și operaționale care depind de ele necesită mai mult decât simplă competență inginerească. Este nevoie de o planificare riguroasă pentru un viitor incert, anticipând momentele în care o întârziere a unei misiuni sau un eveniment neprevăzut pe orbită ar putea crea o breșă periculoasă în datele colectate.

Lindsey Jacobson, o stagiară în cadrul programului Pathways al NASA, joacă un rol esențial în acest proces de anticipare. Activitatea ei ajută agenția spațială americană să prevadă perturbările înainte ca acestea să se producă, oferind liderilor seniori opțiuni strategice pentru gestionarea riscurilor. Jacobson își desfășoară activitatea în cadrul echipei NESSIE (NASA Earth Science Strategic Integration Environment), parte a Direcției de Analiză a Sistemelor și Concepte (SACD) de la Centrul de Cercetare Langley al NASA din Hampton, Virginia. Această unitate are sarcina ingrată, dar vitală, de a privi în viitor și de a construi scenarii de rezervă pentru infrastructura spațială a omenirii.

Programul Pathways și formarea noii generații de experți

Programul Pathways al NASA reprezintă o punte vitală între mediul academic și cariera de funcționar public în cadrul agenției. Acesta conectează studenții de la nivel licență și masterat cu centrele NASA prin stagii care, în urma unei performanțe satisfăcătoare, pot conduce la poziții permanente. Jacobson s-a întors la NASA Langley în fiecare vară începând cu anul 2022, împărțindu-și timpul între activitatea de cercetare de la centru și finalizarea tezei sale de doctorat în inginerie mecanică la Universitatea de Stat din Carolina de Nord.

Această dublă implicare îi permite să aducă rigoarea academică în problemele practice ale agenției. Ea subliniază că modul în care se face știința Pământului se schimbă fundamental. Nu mai este vorba doar despre lansarea unui satelit și colectarea datelor, ci despre gestionarea unui ecosistem complex și interconectat de tehnologii, unde eșecul unei singure componente poate avea efecte în lanț asupra întregului sistem de monitorizare globală.

Gestionarea spațiului problemelor și a riscurilor orbitale

Echipa NESSIE sprijină portofoliul de sateliți pentru știința Pământului, care include zeci de misiuni active. Fiecare dintre acestea măsoară caracteristici specifice, de la temperatura suprafeței mării până la dinamica ghețarilor. Obiectivul final este furnizarea de produse de date fiabile către utilizatorii finali. Provocarea majoră, conform lui Jacobson, este necunoscutul. Există întotdeauna incertitudini legate de durata de viață a misiunilor, de ceea ce s-ar putea întâmpla pe orbită (cum ar fi coliziunile cu resturi spațiale sau defecțiunile tehnice) și de respectarea calendarelor de lansare.

Activitatea echipei oferă conducerii NASA o modalitate de a naviga prin această incertitudine. Prin identificarea locurilor unde ar putea apărea o lacună în acoperire, echipa poate propune strategii de atenuare sau de protecție. Acest lucru înseamnă că, în loc să reacționeze la o criză, NASA poate avea deja pregătite rute alternative pentru a satisface nevoile utilizatorilor de date. Este o schimbare de paradigmă de la managementul reactiv la cel proactiv, esențială într-un domeniu unde costurile se măsoară în miliarde de dolari și decenii de muncă.

Dezvoltarea codului pentru „abilitatea de previziune”

În cadrul acestui efort colectiv, Jacobson se concentrează pe construirea unor instrumente de analiză care să ofere echipei ceea ce ea numește o „abilitate de previziune” (foresight ability). Aceasta reprezintă capacitatea de a anticipa diverse scenarii care ar putea apărea în portofoliul de misiuni și de a avea strategii de răspuns pregătite din timp. Scopul este menținerea fluxului neîntrerupt de date către utilizatori, indiferent de obstacolele tehnice sau logistice.

Jacobson subliniază că nu toate schimbările sunt negative. Uneori, misiunile funcționează mult peste durata lor de viață planificată, ceea ce creează oportunități pentru a le extinde valoarea științifică. Totuși, indiferent dacă o ajustare este binevenită sau nu, principiul rămâne același: cunoașterea opțiunilor înainte ca evenimentul să aibă loc. Ea compară acest proces cu pregătirea pentru sezonul uraganelor. „Îți iei obloanele pentru furtună, cumperi sacii de nisip și îi ai deja poziționați”, explică ea. Astfel, când vine avertizarea, nu mai ești în situația de a te grăbi sau de a risca să nu mai găsești materiale în magazine. Ai deja tot ce îți trebuie la îndemână.

Evoluția sistemelor complexe și analogia rețelei electrice

Abordarea lui Jacobson la NASA are rădăcini adânci în cercetarea sa doctorală, care examinează modul în care sistemele complexe trebuie să evolueze deliberat. Ea oferă exemplul rețelei electrice: o infrastructură care nu poate fi pur și simplu dărâmată și reconstruită de la zero. „Am proiectat o rețea și acum trăim cu ea pentru totdeauna”, spune ea. Ceea ce putem face este să o modificăm, să o extindem și să o îmbunătățim pe cea existentă.

Acest instinct de a lucra cu ceea ce există deja, în loc de a începe de la zero, modelează modul în care ea abordează portofoliul de sateliți al NASA. Într-o lume ideală, am putea înlocui imediat orice satelit defect, dar în realitate, trebuie să adaptăm instrumentele actuale, să folosim date din surse alternative și să optimizăm resursele aflate deja pe orbită pentru a acoperi eventualele goluri.

Adaptarea la un peisaj spațial în continuă schimbare

Inginerii care sosesc la NASA s-ar putea aștepta ca cea mai grea parte a jobului să fie de natură pur tehnică. Jacobson a descoperit însă că peisajul global al explorării spațiale este cel care cere cea mai mare adaptabilitate. Companiile comerciale contribuie tot mai mult cu date alături de agențiile guvernamentale, noi agenții spațiale naționale intră în domeniu, iar tehnologii și arhitecturi inovatoare apar constant.

Ținerea pasului cu această schimbare — înțelegerea modului în care capacitățile proprii ale NASA evoluează și cum pot fi servite cel mai bine comunitățile dependente de date — este o parte integrantă a muncii sale. Adaptabilitatea se manifestă și prin integrarea noilor instrumente de Inteligență Artificială în fluxul de lucru al echipei. Centrul Langley are o istorie lungă de premiere tehnologice, iar Jacobson și colegii săi doresc să continue această tradiție prin învățarea și implementarea constantă a noilor metode de lucru.