وحشت ناسا از حجم زباله های فضایی

با افزایش میزان چشمگیری از زباله های فضایی در مدارهای پایین زمین، ناسا در مورد این زباله‌های بدون کاربرد اظهار نگرانی کرده است.

در نیم قرن اخیر، تعداد زباله های فضایی موجود در فضا به طرز چشمگیری افزایش یافته و در صورتی که این زباله‌ها از مدارهای اطراف زمین پاک نشوند، برخورد زنجیره‌ای این قطعات سرگردان با یکدیگر، آسیب‌های فراوانی به همراه خواهد داشت و ذرات بیشتری ایجاد خواهد کرد.

با این میزان از شلوغ شدن مدار پایین زمین، ناسا خطر زباله های فضایی را جدی اعلام کرده است. از آنجایی که ایالات متحده به یک قانون پنج ساله برای ماهواره‌ها در مدار پایین زمین چشم دوخته، ناسا اعلام کرده است که از سه پروژه تحقیقاتی برای درک مشکل رو به رشد زباله های فضایی و سیاست‌هایی که ممکن است آن را کاهش دهد، حمایت مالی خواهد کرد.

زباله‌های فضایی (Space Debris) در واقع باقی‌مانده اجسام فضایی گوناگون ساخته شده توسط بشر هستند که در مدار زمین در حال گردشند. به‌این دلیل به آن‌ها زباله گفته می‌شود که دیگر به درد نمی‌خورند و نمی‌شود از آن‌ها دوباره استفاده کرد.

از قطعات سفینه‌ها گرفته تا قسمت‌هایی از سفینه که در مراحل مختلف مأموریت فضایی از آن جدا می‌شوند یا هر چیز دیگری که در مدار زمین رها شده و دیگر کاربردی ندارد، همگی جزو دسته‌ی زباله های فضایی قرار می‌گیرند.

در سال 2011، ناسا گزارش کرد که میزان این زباله های فضایی به‌طرز غیرقابل پیش‌بینی افزایش یافته و به مرز بحران رسیده‌ است. این مشکل امروزه به‌قدری حاد شده که ناسا در مورد آن اظهار وحشت کرده است.

خطر زباله های فضایی، بخصوص زباله‌های بجا مانده از ماهواره‌های نظامی بسیار جدی است و می‌تواند باعث تنش سیاسی و نظامی بین کشورهای فعال در عرصه هوا فضا شود.

زباله های فضایی به‌طور میانگین با سرعت ۲۸ هزار کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند. بنابراین حتی اگر بسیار کوچک باشند باز هم توانایی آسیب به ماهواره‌ها و سفینه‌های فضایی فعال در کیهان را دارند. برای جلوگیری از برخورد با زباله های فضایی، ایستگاه فضایی بین‌المللی در سال ۲۰۱۴ پنج بار ناچار شد به مانورهای تغییر مسیر متوسل شود.

بر اساس دستورالعمل‌های اعمال ‌شده توسط ناسا، اگر احتمال برخورد زباله های فضایی با ایستگاه فضایی بین‌المللی یا سفینه‌ای بیش از یک در صد هزار باشد، بازهم سفینه باید مانورهای تغییر مسیر انجام دهد. ناسا هشدار داده بیش از ۲۰ هزار قطعه فضایی، با اندازه‌ای بزرگتر از یک توپ تنیس و بیش از نیم میلیون قطعه بزرگتر از تیله در مدار پایینی زمین پراکنده‌اند.

زباله های فضایی در حال حاضر بیش از همه ایستگاه فضایی بین‌المللی، شاتل‌ها و سفینه‌های سرنشین‌دار را تهدید می‌کنند. سازمان‌های فضایی آمریکا و روسیه بیش از ۲۳ هزار قطعه با اندازه‌ای بیش‌از ده سانتی‌متر را در فضا زیر نظر دارند. با این حال به نظر می‌رسد نیم میلیارد ذره کوچکتر از ده سانتی‌متر و تریلیون‌ها ذره کوچکتر در فضای اطراف زمین در حال گردش هستند.

علاوه‌براین، با افزایش تعداد ماهواره‌ها در مدار پایین زمین (LEO)، زباله های فضایی در حال تبدیل شدن به یک تهدید واقعی برای فضاپیماها، دسترسی به فضا و ایستگاه فضایی بین المللی، و همچنین اقتصاد در حال ساخت در LEO توسط شرکت‌هایی مانند اسپیس ایکس و آمازون است.

همانطور که ناسا اشاره می‌کند، زباله های فضایی بیشتر شامل زباله‌های مربوط به فضاپیماهای غیرعملکردی و مراحل موشک رها شده هستند که همگی توسط جامعه بشری برای کاوش در کیهان ساخته شده‌اند. ناسا می‌گوید که تهدید زباله های فضایی موضوعی است که همگان باید آن‌را جدی بگیرند. بهاویا لال (Bhavya Lal)، مدیر دفتر فناوری، سیاست و استراتژی مقر ناسا، گفت: «اشیا آواره در مدار یکی از چالش‌های بزرگ عصر ما هستند.»

تحقیقاتی که ناسا تأمین مالی می‌کند، با هدف درک پویایی محیط مداری و بررسی سیاست‌هایی برای محدود کردن ایجاد زباله و کاهش تأثیر زباله های فضایی صورت می‌گیرد. حفظ توانایی ما در استفاده از فضا برای اقتصاد، امنیت ملی و علم و فناوری حیاتی است. این موارد تحقیقاتی برای کمک به ما در درک پویایی محیط مداری است و نشان می‌دهد که چگونه می‌توانیم سیاست‌هایی را برای محدود کردن زباله های فضایی توسعه دهیم.

کاهش تأثیر زباله های فضایی

هفته گذشته، رئیس کمیسیون ارتباطات فدرال، قوانین جدیدی را برای کاهش تعداد سال‌هایی که اپراتورهای ماهواره‌ای LEO باید ماهواره‌های خود را پس از اتمام ماموریت از 25 سال به 5 سال دفع کنند، پیشنهاد کرد. این پیشنهاد توسط رؤسای FCC به رای گذاشته شده است.

علاوه‌براین، نمودار ASTRIAgraph یک سیستم نظارت بر ترافیک فضایی است که توسط یک محقق از دانشگاه تگزاس طراحی شده است. طبق تصاویر نشان داده شده توسط این نمودار، ماهواره‌های فعال به صورت نقاط زرد، ماهواره‌های غیرفعال به صورت نقاط آبی، بدنه‌های موشک بنفش و زباله‌ها و مواد طبقه بندی نشده به رنگ صورتی نمایش داده می‌شوند.

نمودار ASTRIAgraph محدوده بسیار شلوغ مدار نزدیک زمین را نشان می‌دهد که قرار است در آینده شلوغ‌تر نیز شود. اسپیس ایکس در نظر دارد ناوگان استارلینک با بیش از 2000 ماهواره امروزی را به 42000 ماهواره برساند. در سال 2020، FCC طرح کویپر پروژه جف بزوس را برای بهره برداری از 3236 ماهواره برای رقیب آینده اسپیس ایکس Starlink تایید کرد. چین نیز امیدوار است که بیش از 7800 ماهواره ارسال کند. ITU طیف فرکانس رادیویی مورد استفاده اپراتورهای ماهواره ای را مدیریت می‌کند.

با تمام این اتفاقات، هیچ تنظیم کننده جهانی وجود ندارد که تعداد ماهواره‌ها و زباله های فضایی ناشی از آن‌ها را در فضا کنترل کند. حسگرهای شبکه نظارت فضایی پنتاگون (SSN) در حال ردیابی 27000 قطعه زباله فضایی، اعم از ساخت بشر و شهاب‌سنگ‌ها هستند. اگر قطر آن‌ها در مدار پایین زمین دو اینچ (پنج سانتی‌متر) و حدود یک یارد (یک متر) باشد، این شبکه نظارت فضایی قادر خواهد بود آن‌ها را ردیابی کند.

به نقل از ناسا، در مدار ژئوسنکرون، SSN تعداد بسیار بیشتری از قطعات کوچکتر زباله را در مدار نزدیک زمین ردیابی نمی‌کند؛ زیرا به اندازه‌ای بزرگ هستند که پروازهای فضایی انسان و مأموریت‌های روباتیک را تهدید می‌کنند. ناسا می‌گوید 23000 قطعه زباله بزرگتر از یک توپ نرم وجود دارد که با سرعت 17500 مایل در ساعت (28163 کیلومتر در ساعت) به دور زمین می‌چرخند. تست‌های ASAT یا ضد ماهواره نیز به مشکلات زباله ها می‌افزایند.

در سال 2007، چین به طور بحث‌برانگیزی از یک موشک برای نابود کردن یک ماهواره قدیمی هواشناسی برای آزمایش ASAT استفاده کرد. این اقدام چین سبب شد بیش از 3500 قطعه زباله بزرگ و قابل ردیابی و بسیاری قطعات دیگر از زباله های فضایی ردیابی نشده و کوچک ایجاد شود. به گفته فرماندهی فضایی ایالات متحده، روسیه نیز در نوامبر 2021 یک آزمایش ASAT صعود مستقیم انجام داد که حداقل 1500 قطعه زباله مداری قابل ردیابی را تولید کرد.

ناسا می‌گوید که گروهی از کارشناسان این سه پیشنهاد را برای مقابله با مشکلات زباله های فضایی ارزیابی و انتخاب کردند:

• حاکمیت فضایی تطبیقی ​​و پشتیبانی تصمیم‌گیری با استفاده از مدل‌های محیطی تکاملی (ارائه‌شده توسط ریچارد لینارس و دانیل وود از موسسه فناوری ماساچوست و موریبا جاه از دانشگاه تگزاس-آستین).
• یک مدل ارزیابی یکپارچه برای صور فلکی ماهواره و زباله های فضایی (ارائه شده توسط آخیل رائو از کالج میدلبری، دانیل کافین از دانشگاه کلرادو-بولدر و برایان ویدن از بنیاد جهانی امن ارتباطات و زباله های فضایی).
• ارتباط با دانش و هویت عمومی ( ارائه شده توسط پاتریس کوهل، سرجیو آلوارز و فیلیپ متزگر از دانشگاه فلوریدای مرکزی).