ماهواره های اطراف زمین چه تعدادی هستند و چه وظیفه‌ای دارند؟

آیا تا به حال فکر کرده‌اید ماهواره های اطراف زمین چه تعدادی هستند؟ آیا می‌دانید چه ماهواره‌ای در جهان وجود دارد و با چه اهدافی به فضا پرتاب شده‌اند؟

در هفته‌ی پیش شرکت اسپیس ایکس – SpaceX همزمان ١۴٣ ماهواره را به واسطه‌ی موشک فالکون به سمت مدار زمین ارسال کرد و با این کار رکورد جدیدی را به نام خود ثبت کرد. اما جزئیات این مأموریت و چگونگی پرتاب این همه ماهواره به وسیله‌ی یک موشک هنوز مشخص نشده است. مشخص نشده است. ١۴٣ موشک بر روی ماهواره فالکون قرار گرفته‌اند و قرار است از شهر فلوریدا در آمریکا به سمت فضا پرتاب شوند. رکورد قبلی در سال ٢٠١٧ با ١٠۴ ماهواره به نام یک شرکت هندی ثبت شده بود.

این موضوع به ما نشان می‌دهد که تغییر و تحول ساختاری وسیع‌تری در زمینه فعالیت‌های فضایی در حال رخ دادن است که افراد زیادی در آن نقش دارند. این تغییرات موجب تولید وسایل کم‌هزینه، مقاوم و کوچک شده است که از وسایل برقی مانند تلفن هوشمند الگو برداری کرده است و این یعنی هر شخصی می‌تواند ماهواره‌ی کوچکی را برای خود بسازد و به پیشنهاد اسپیس ایکس تنها با پرداخت یک میلیون دلار می‌توان آن ماهواره‌ها را به فضا پرتاب کرد و فرصت‌های تجاری جدیدی به وجود خواهد آمد. شرکت اسپیس ایکس ١٠ ماهواره را بر روی موشک فالکون خود نصب کرده که مأموریت آن‌ رساندن اینترنت پهن باند به سراسر جهان است.

بیشترین ماهواره‌ی سوار بر روی این موشک متعلق به شرکت پلنت (Palent) سانفرانسیسکو است و این موشک قرار است به سمت فضا پرتاب شود. این ماهواره‌ها گروه دیگری از ماهواره‌ها به نام( Super Dove) بودند که مأموریت آن‌ها تصویر برداری سه بعدی از سطح زمین با وضوح سه تا پنج متر است. این فضاپیما‌ها تعداد ماهواره‌های در گردش را به ٢٠٠ عدد می‌رساند. ابعاد سوپر داوها مانند یک جعبه کفش است. در حالی که ابعاد دیگر محموله‌های فالکون کمی بزرگ‌تر از یک جعبه کفش است و بعضی از آن‌ها کوچک‌تر از یک جلد کتاب هستند.

ماهواره های اطراف زمین

ماهواره اسپیس بیز

شرکت فناوری اسوارم (Swarm) ماهواره‌ی دیگری را به نام اسپیس بیز (SpaceBees) در ابعاد ١٠ در ١٠ ٢/۵ سانتی‌متر تولید کرده است. آن‌ها به عنوان یک شبکه‌ی ارتباطی عمل می‌کنند تا تمام دستگاه‌های روی زمین که به اجسام مختلف وصل هستند را به شبکه متصل کنند برای نمونه‌ای از آن‌ها می‌توان به کانتینر‌های حمل و نقل و حیوانات مهاجرت کننده اشاره کرد. بعضی از محموله‌های فالکون به اندازه‌ی یک چمدان هستند و در میان آن‌ها چند ماهواره‌ی رادار وجود وارد و بیشترین سود از انقلاب اجزای تشکیل دهنده نصیب این رادارها شده است.

ابعاد ماهواره‌های رادار سنتی بسیار بزرگ بوده و وزن آن‌ها به چند تن می‌رسد و به همین دلیل پرتاب آن‌ها به فضا هزینه‌ی بسیار زیادی می‌برد و فقط ارتش و سازمان‌های بزرگ فضایی قادر هستند تا هزینه‌های پرتاب این رادار ها را پرداخت کنند. اما استفاده از مواد جدید و قطعات کوچک باعث شده تا اندازه‌ی آن‌ها بسیار کوچک‌تر بشود و وزن آن‌ها به کمتر از ١٠٠ کیلوگرم برسد و همچنین پرتاب آن‌ها بسیار هزینه‌ی کمتری بر می‌دارد.

ماهواره‌ی رادار

از دیگر ماهواره‌های سوار بر این موشک ماهواره‌های شرکت کاپلا (Capella) و آمبرا (Umbra) از ایالت متحده‌ی آمریکا ، ماهواره‌ی شرکت آیسای (Iceye) از کشور فنلاند و ماهواره‌ی (Lops) از کشور ژاپن هستند. این کشور‌ها قصد دارند تا به واسطه‌ی این ماهواره‌ها مجموعه‌ای را در فضا تشکیل بدهند تا بتوانند از زمین عکس‌های با کیفیت و پشت‌ سرهم تهیه کنند. ماهواره‌ی رادار می‌تواند از میان ابر‌ها تصویر برداری بکند و این دلیل برتری رادار‌ها نسبت به دوربین‌های نوری استاندارد است. در عصر زندگی ما تمام اتفاقاتی که در دنیا رخ می‌دهد بلافاصله و سریع ثبت می‌شود و هیچ محدودیتی در این باره وجود ندارد. یکی از معایب ارسال همزمان چندین ماهواره باهم فرستادن ١۴٣ ماهواره در فاصله ۵٠٠ کیلومتری از زمین است. ماهواره‌ها در راستای موشک حرکت می‌کند و برای بعضی‌ها این مدارها جالب به نظر می‌رسد. تعدادی از ماهواره‌های اطراف زمین می‌خواهند در خط استوا قرار نگیرند و در جهتی دیگر قرار بگیرند و یا در ارتفاعی کمتر یا بیشتر قرار بگیرند.

برای محقق شدن این امر می‌توان از فضا پیمای اسپیس تاگ (Space Tug) استفاده کرد. تاگ که از بالای موشک خارج می‌شود این توانایی را دارد تا تنظیمات ماهواره‌ را در طول چند هفته نهایی کند. فالکون دو عدد اسپیس تاو را باخود به فضا برده است. اما برای بعضی از مأموریت‌ها باید ارسال اختصاصی اتفاق بیفتد و به همین دلیل امروزه تولید موشک‌های کوچک که پرواز اختصاصی انجام می‌دهند بیشتر شده است. اما این موشک‌ها از نظر هزینه با موشک‌های بزرگ قابل رقابت نیستند؛ اما می‌توانند برای افرادی که نیاز‌های فوری و منحصر به فرد دارند مناسب باشند.

دن هارت (Dan Hart) مدیرعامل شرکت ویرجین اوربیت (Virgin Orbit) جدیدا موشک کوچکی ساخته که قادر است از زیر با‌ل‌های هواپیمای بوئینگ ٧۴٧ پرتاب شود. دن هارت در مساحبه با بی‌بی‌سی بیان کرد: شرکت‌های استارت‌آپ باهوش‌تر شده اند. قبلا به موشک‌های کوچک توجه بیشتری می‌شد و آن‌ها ارزان‌ترین راه ممکن برای رفتن به فضا بودند. ولی رفته رفته شرایط درحال تغییر است و اکنون اگر این تجارت‌ها با مأموریت حساس خود منتظر دیگران بمانند و یا به مدار‌های نامناسب بروند بازده و منافع خود را از د‌ست خواهند داد.

سرعت گرفتن ارسال ماهواره به مدار زمین موجب شده تا ترافیک فضایی بیشتر بشود. ماهواره‌های اطراف زمین بسیار کم به یکدیگر برخوردمی‌‌کنند؛ اما اکنون تقریبا ١٠ در صد از ماهواره‌ها دچار تغییرات غیر منتظره‌ای می‌شوند که باعث می‌شود تا به ماهواره‌های مأموریت‌های قبلی برخورد کنند. بخش فضایی باید به دنبال راه‌های بهتری برای ردیابی اجسام موجود در مدار باشد و زمان‌هایی را برای مانور ممنوع اعلام کند اگر بخش فضایی این کارها را انجام ندهد بعضی از ارتفاعات به دلیل وجود زباله‌های فضایی ناامن و بلا‌ استفاده می‌شوند.

جاناتان مک داول (Jonathan Mcdowell) مورخ برجسته‌ی فضا نوردی از مرکز اختر فیزیک هاروارد اسمیتسونیان می‌گوید: در حال حاضر تعداد ماهوار‌ه‌های اطراف زمین به بیش از سه هزار دستگاه رسیده است و درسال گذشته ١٢٠٠٠ هزار ماهواره به فضا پرتاب شده است که دوبرابر از تمام سال‌ها بیشتر بوده و تعدادی که امسال ارسال شده با تعداد ماهواره‌هایی که قبل از این در طول یک سال پرتاب می‌شد برابر است و فضا دارد شلوغی عظیمی را تجربه می‌کند. مدیر عامل شرکت پلنت ویل مارشال(Will Marshall) می‌گوید: تمام شرکت‌هایی که در پرتاب اخیر حضور داشتند می‌دانند که فضا دارد شلوغ می‌شود. او به بی‌بی‌سی گفت: مدار‌های خاصی در درحال شلوغ شدن هستند و این شلوغی مدارها را در خطر سندرم کلسر (Kessler Syndrome) قرار می‌دهد.

ماهواره‌های اطراف زمین چه تعداد هستند؟

ماهواره‌ها بخش مهمی از زیرساخت‌های مارا تشکیل می‌دهند و به ما اجازه دسترسی به اینترنت را می‌دهند و در استفاده درست از موقعیت‌یاب‌ها و مطالعات زمین شناختی به ما کمک می‌کنند. در حال حاضر نزدیک به ۶٠٠٠ ماهواره در مدار می‌گردند که حدود ۶٠ در صد از این تعداد را ماهواره‌های از کار افتاده و زباله‌های فضایی تشکیل می‌دهند و تقریبا ۴٠ درصد از آن‌ها ماهواره‌های فعال هستند. طبق اعلام سازمان – The Union Concerned Scientists تا آوریل سال ٢٠٢٠ دو هزار و ۶۶۶ ماهواره فعال در مدار زمین می‌چرخیدند که ١٠٠٧ مورد برای مصارف ارتباطی، ۴۴۶ مورد برای دیدن زمین و ٩٧ مورد برای ناوبری و موقعیت‌یابی استفاده می‌شدند.

طبق محاسبه شرکت Euroconsult که در زمنیه‌ی فضا فعالیت می‌کند: در دهه‌ی جدید سالی ٩٩٠ ماهواره به فضا پرتاب خواهد شد و این یعنی تا سال ٢٠٢٨ تعداد ماهواره‌های اطراف زمین به ١۵ هزار عدد خواهد رسید. شرکت اسپیس‌ایکس قصد دارد تا ١٢ هزار ماهواره جدید به فضا بفرستد و همچنین شرکت آمازون برنامه‌های فضای جدیدی دارد که موجب می‌شود رقابت فضایی با شدت بیشتری ادامه پیدا کند.

زباله فضایی چیست؟

زباله فضایی یا بقایای فضایی از قطعه‌های باقی مانده‌ی ماشین آلات انسان در فضا به وجود می‌آید که می‌تواند قطعات بزرگ مانند ماهواره‌های از کار افتاده یا قطعات کوچک مانند یک تکه رنگ کنده شده از سطح یک موشک را در بر‌بگیرد، بعضی از این زباله‌ها روی ماه فرود آمده‌اند.

چه اندازه زباله‌ی فضایی در فضا وجود دارد؟

درحالی که تعداد ماهواره‌های موجود در فضا بیشتر از سه هزار عدد است؛ ولی سه هزار ماهواره‌ی غیر فعال نیز در فضا موجود است همچنین بیش از ٣۴ هزار قطعه زباله ١٠ سانتی متری و میلیون‌ها قطعه‌ی کوچک‌تر نیز در فضا وجود دارد که اگر با چیزی برخورد کنند فاجعه‌ی عظیمی رخ می‌دهد.

زباله‌های فضایی چگونه به فضا ورود پیدا می‌کنند؟

زباله‌های فضایی به واسطه‌ی ارسال اجسام به فضا به وجود می‌آیند و تا زمانی که به سطح زمین برنگردند در فضا باقی می‌مانند. بعضی از آن‌ها که در فاصله‌ی کمتری از جو قرار دارند توانایی بازگشت به جو را دارند و پیش از رسیدن به سطح زمین می‌سوزند؛ اما آن دسته از زباله‌هایی که در ارتفاع ٣۶ هزار کیلومتری قرار دارند به شکل ثابتی در مدار زمین قرار می‌گیرند و قادر هستند تا برای مدت صد تا هزار‌سال دور زمین بگردند برای نمونه می‌توان به ماهواره‌های ارتباطی اشاره کرد. دلیل به وجود آمدن بعضی از زباله‌های فضایی آزمایشات ضد ماهواره‌ای و برخورد ماهواره‌‌های اطراف زمین به یکدیگر است. ماهواره‌‌های اطراف زمین بعد از برخورد به یکدیگر تبدیل به هزار قطعه می‌شوند و آلودگی زیادی تولید می‌کنند. برخی از کشور‌ها مانند آمریکا، چین و هند به وسیله‌ی موشک ماهواره‌های خودشان را منفجر می‌کنند.

آیا زباله‌ها فضای برای اکتشافات فضایی خطرناک هستند؟

زباله‌های فضایی فعلا مشکلی را برای اکتشافات فضایی ایجاد نمی‌کنند ‌؛ ولی برای سایر ماهوار‌ه‌های اطراف زمین مشکلات بزرگی ایجاد می‌کنند. درصورتی که ماهواره‌ها با زباله‌ها برخورد کنند آسیب می‌بینند و از بین می‌روند. سالانه صد‌ها مانور انجام می‌شود تا از برخورد ماهوار‌ه‌ها با زباله‌های فضایی جلوگیری بشود از جمله‌ی آن‌ها مانوری است که توسط ایستگاه فضایی (ISS) انجام می‌شود مکانی که فضانوردان در آن مستقر هستند. برخورد‌های فضایی بسیار کم اتفاق می‌افتد اخرین باری که ماهواره فضایی به زباله‌های فضایی بر خورد کرد در سال ٢٠٠٩ بود.

به چه شکلی می‌توان فضا را تمیز کرد؟

سازمان ملل از تمام شرکت‌ها می‌خواهد ماهواره‌هایشان را تا ٢۵ سال پس از تمام شدن مأموریتشان از فضا خارج کنند. از آنجایی که ممکن است ماهواره‌ها‌ی اطراف زمین خراب بشوند شرکت‌های مختلفی از سراسر جهان برای جلوگیری از خرابی ماهواره‌ها راه‌‌ حل‌هایی ارائه داده اند. این راه حل‌ها شامل از بین بردن بقایای ماهواره‌ها با کشیدن آن‌ها به سمت جو است زیرا در آن‌جا می‌سوزند و کامل از بین می‌روند. برای کشاندن بقایای ماهواره‌ها به سمت جو می‌توان از آهن ربا استفاده کرد یا آن‌هارا در دام تور‌های بزرگ انداخت یا از نوعی نیزه استفاده کرد و یا با استفاده از لیزر به افزایش کشش جوی آن کمک کرد تا به سمت جو حرکت کنند. این روش مخصوص به قطعات بزرگ است و نمی‌توان به وسیله‌ی آن‌ها قطعات کوچک را جمع‌آوری کرد و برای نابودی قطعات کوچک تنها باید منتظر بود تا به شکل طبیعی به جو زمین برگردند.

سندرم کلسر چیست؟

این ایده توسط دونالد کسلر (Donald Kessler) دانشمند ناسا و درسال ١٩٧٨ بیان شد. کسلر گفت اگر زباله‌های فضایی موجود در فضا زیاد باشد می‌تواند زنجیره‌ای از برخورد‌ها را به وجود بیاورد و درصورت برخورد‌های بیشتر قطعات بیشتری به وجود می‌آیند تا جایی که موجب بلا‌استفاده شدن مدار زمین می‌شود. اگرچه این اتفاق به زودی رخ نمی‌دهد؛ اما بعضی دانشمندان نگرانند که روزی این مشکل به وجود بی‌آید و باید راه‌ حا‌هایی پیدا شود تا از بروز این اتفاق جلوگیری بشود.

آیا این زباله‌های فضایی در آینده مشکل ساز می‌شوند؟

در پاسخ باید گفت بله. شرکت‌ها در حال برنامه ریزی هستند تا با ارسال گروهی از ماهواره‌ها اینترنت را به سراسر جهان برسانند. این شرکت‌ها که آمازون و اسپیس‌ایکس عضوی از آن‌ها هستند قصد دارند تا تعداد زیادی ماهوار‌ه را به فضا بفرستند و اینترنت را به سر تا سر جهان برسانند. اگر آن‌ها موفق بشوند ۵٠ هزار ماهواره‌ به ماهواره‌های اطراف زمین اضافه می‌شود که این یعنی باید مانور‌های بیشتری انجام شود تا از برخورد‌ها جلوگیری شود. در سپتامبر ٢٠١٩ آژانس فضایی اروپا اولین مانور ماهواره‌ای خود را برای جلوگیری از برخورد با یک مگا ماهواره انجام داد. جلوگیری از برخورد ماهواره‌های فعال کاری دشوار و تا حد زیادی غیر ممکن است. باتوجه به این موضوع که ماهواره‌های اطراف زمین مدتی پس از اتمام مأموریتشان پاکسازی می‌شوند می‌توان مشکل زباله‌های فضایی را بر طرف کرد.

مدار زمین به ما امکان می‌دهد تا در باره‌ی سیاره خودمان اطلاعات بیشتری کسب کنیم و شبکه‌ی اطلاعاتی داشته باشیم و ما باید به شکلی از آن استفاده کنیم که نسل‌های آینده نیز امکان استفاده از قابلیت‌های آن را داشته باشند.