النفايات الفضائية التي تدور حول الأرض

هناك ما يكفي من النفايات الفضائية التي تدور حول الأرض لإثارة قلق بعض العلماء.

في 15 أكتوبر 2020 شاهد العلماء في خوف قمرًا صناعيًا روسيًا للملاحة يبلغ طوله 16 قدمًا معطل وجزءًا من صاروخ صيني طوله 25 قدمًا يمر بسرعة 33000 ميل في الساعة أي أكثر من 600 ميل فوق جنوب المحيط الأطلسي. لو اصطدمت ، لكانت سحابة الحطام كبيرة بما يكفي لتعريض كل المركبات الفضائية والأقمار الصناعية الأخرى في مدار أرضي منخفض للخطر.

تحدث هذه الأنواع من الأحداث الوشيكة عدة مرات في السنة ، ولكن تحدث الاصطدامات أحيانً في عام 2009 ، ضرب قمر صناعي للاتصالات قمرًا صناعيًا عسكريًا روسيًا في مكان ما فوق سيبيريا  مما أدى إلى وجود حوالي 18000 قطعة من الحطام التي لا تزال تتبع حتى اليوم ، بما في ذلك أوامر أكبر لا يمكن تعقبها حتى أصغر هذه القطع مثل بقعة من الطلاء ، يمكن أن تكون كافية لإخراج مركبة فضائية أو قمر صناعي من النظام ، مع الأخذ في الاعتبار السرعات التي يسافرون بها.

 تقدر ناسا أن خردة الفضاء "تتحرك بسرعة كبيرة ويمكن أن تصل إلى سرعات تصل إلى 18000 ميل في الساعة ، أي ما يقرب من سبع مرات أسرع من الرصاصة.

لهذا السبب  في عام 1978  وضع مهندس ناسا دونالد كيسلر نظرية حالة أسوأ ، تسمى الآن متلازمة كيسلر لقد كان قلقًا من أن كمية صغيرة من الحطام قد تصطدم بالحطام أو الأقمار الصناعية أو المركبات الفضائية الأخرى ، مما يتسبب في المزيد من الحطام الأصغر  والذي قد يصطدم بعد ذلك بأجسام أخرى في مدار أرضي منخفض ، مما يتسبب في المزيد من الحطام. ستُحاط الأرض في النهاية بحقل حطام مما يجعل إرسال أشياء جديدة إلى الفضاء أمرًا غير عملي سنكون محاصرين من قبل نفايات الفضاء الخاصة بنا.

تخيل مدى خطورة الإبحار في أعالي البحار إذا كانت جميع السفن المفقودة في التاريخ لا تزال تنجرف فوق الماء ، يقول المدير العام لوكالة الفضاء الأوروبية يان وورنر.

ما مدى قربنا من متلازمة كيسلر؟

حتى الآن  يوجد ما يقرب من 3000 جسم من صنع الإنسان في مدار أرضي منخفض ، أي أقل من 1200 فوق السطح ومع ذلك  يقدر برنامج الحطام المداري التابع لناسا أن هناك 500000 قطعة من الحطام بحجم الرخام و 100000 قطعة أقل من 1 مليمتر حاليًا في مدار الأرض المنخفض أيضًا. لهذا السبب ، أطلق عليها اسم أكبر مكب نفايات في العالم  لإعطائك فكرة عن مدى الازدحام هناك   ألق نظرة على هذه المحاكاة .

في حين أن بعض قطع الحطام في مدارات متحللة وستحترق في الغلاف الجوي   فمن المحتمل أن تزداد سوءًا بسبب الزيادة السريعة في الأقمار الصناعية المخطط إطلاقها. 

أحد الأسباب الرئيسية للقلق هو مشروع Starlink التابع لـ Elon Musk وفقًا لتقديرات متحفظة ، سيحتاج هذا المشروع لتوفير الإنترنت عبر الأقمار الصناعية إلى 4400 منهم ، لكنه قد يتطلب ما يصل إلى 12000  أي أكثر من 4 أضعاف ما لدينا الآن.

يعتقد كيسلر نفسه أن قمرًا صناعيًا هائلًا من وكالة الفضاء الأوروبية يبلغ وزنه 18000 رطل يُطلق عليه اسم Envisat من المرجح أن يكون السبب وراء متلازمة كيسلر كل عام تمر أشياء متعددة على بعد بضع مئات من الأقدام منه  قد يستغرق تصادمًا واحدًا فقط لتحريك سلسلة الحطام التي تسبب المزيد من الحطام الذي تخيله.

كيف نتجنب متلازمة كيسلر؟

مدارات المقابر :

 هذه مدارات مستقرة خارج تلك التي يستخدمها البشر  مما يعني أنه يمكن إيقاف الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية بأمان هناك. المدار المدار الأكثر استخدامًا هو 22400 ميل فوق مستوى سطح البحر. قد يقرر العلماء إرسال قمر صناعي محتضر هنا لأنه كبير جدًا بحيث لا يحترق في الغلاف الجوي أو لأنه موجود بالفعل في مدار قريب ، لذا سيستخدم وقودًا أقل للوصول إليه. بمجرد دخوله في المدار المقابر ، من المحتمل أن يبقى هناك لملايين السنين دون أي تهديد للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية القابلة للاستخدام.

ومع ذلك لا توجد قوانين دولية تلزم شركة أو منظمة بدفن أقمارها الصناعية في مدار مقبرة أقرب ما لدينا هو مجموعة من المبادئ التوجيهية الطوعية التي نشرتها لجنة الأمم المتحدة للاستخدامات السلمية للفضاء الخارجي في عام 2007 في الولايات المتحدة ، تطلب لجنة الاتصالات الفيدرالية خطة معتمدة لإرسال الأقمار الصناعية إلى المدار المقابر قبل أن تقوم بذلك منح ترخيص للبث الدول الأخرى التي ترتاد الفضاء لديها لوائح مماثلة على الرغم من أن بعضها أفضل من البعض الآخر.

إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي :

 بالنسبة للأقمار الصناعية الصغيرة والمنخفضة المدار  يمكن للعلماء إرسالها إلى الغلاف الجوي باستخدام آخر وقودها لإبطائها ، وإجبارها على الدخول في مدار متحلل. ينتج عن الاحتكاك الشديد أثناء إعادة الدخول درجة حرارة تقترب من 3000 درجة فهرنهايت  وهي أكثر من كافية لتدمير معظم المكونات  إذا كان من المحتمل ألا يتم تدمير القمر الصناعي بالكامل أثناء إعادة الدخول ، فيمكن توجيهه إلى مقبرة المركبة الفضائية   وهو موقع بعيد شائع الاستخدام في جنوب المحيط الهادئ  تم دفن محطة الفضاء السابقة مير هنا.

القاعدة في الوقت الحالي هي أنه يجب إجبار القمر الصناعي البائد على الدخول في مدار متحلل سيدمره خلال 25 عامًا أو أقل  ومع ذلك ، فإن هذه القاعدة ليست قانونًا وغالبًا ما يتم تجاهلها  قامت بعض المنظمات مثل تحالف سلامة الفضاء بسن قاعدة لمدة 5 سنوات  على الرغم من أن لديها قوة إنفاذ قليلة.

التتبع :

 كثفت وكالات الفضاء الكبرى جهودها في التعقب ، لكن يبدو أن الشركات الخاصة هي أفضل طريقة للمضي قدمًا  على سبيل المثال   تستخدم LeoLabs التي تتخذ من وادي السيليكون مقراً لها الأقمار الصناعية الأرضية في ألاسكا وتكساس ونيوزيلندا لتتبع كائنات يصل ارتفاعها إلى 2 سم  سيكون لديهم قريبًا أقمار صناعية في كوستاريكا وموقعان آخران لم يتم تسميتهما بعد.

قال المؤسس المشارك إد لو: 

 من خلال هذا الرادار ، ستكون لدينا القدرة على توفير خدمات تجنب الاصطدام للأجسام الصغيرة جدًا بحيث يتعذر تعقبها حاليًا.

في حين أن معرفة مكان وجود النفايات الفضائية سيساعد وكالات الفضاء والشركات على تجنبه ، إلا أن الحطام الصغير جدًا الذي لا يمكن تعقبه لا يزال يشكل تهديدًا كبيرًا والأجسام المدارية لا يمكنها تغيير مسارها بسهولة.

الصيد والالتقاط : 

يقوم العلماء بتطوير مجموعة متنوعة من الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية المتخصصة في التقاط أو تدمير أو إعادة توجيه الحطام المداري.

كانت إحدى الأفكار التي جربتها اليابان هي استخدام شبكة عملاقة لالتقاط النفايات الفضائية  على الرغم من إعلان فشل ذلك  بدأت وكالة الفضاء الأوروبية   التي تم إطلاقها في عام 2018 ، بتجربة فكرة مماثلة مع مهمة RemoveDEBRIS ، والتي وضعت قمرين صناعيين صغيرين في مدار أرضي منخفض. تم تجهيز كل منها بشبكة وحربة. وبالمثل  هناك العديد من الخطط للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية المسلحة بأذرع روبوتية يتم التحكم فيها عن بعد  بمجرد التقاط الحطام يمكن إعادة توجيهه أو حتى إعادة تدويره .

تعمل كل من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية على المضي قدمًا بمركبة فضائية مستقلة تمامًا قد تلعب دورًا محوريًا في منع متلازمة كيسلر.

الليزر :

 اقترح بعض العلماء كلاً من الليزر الأرضي والمدار لاستهداف قطع كبيرة من الحطام  جزء واحد من هذه الفكرة هو أن الليزر سوف يسخن جانبًا واحدًا من الجسم ، مما يؤدي إلى تبخره هذا من شأنه أن ينتج قوة دفع في اتجاه واحد يجب أن تكون كافية لزعزعة استقرار مداره وإرساله إلى الغلاف الجوي.

الجزء الآخر من الفكرة هو أن زخم الليزر  على الرغم من صغره ، يجب أن يكون كافيًا لفترات طويلة من الوقت لدفع الأجسام إلى مدارات أكثر أمانًا.

 الكائنات الفضائية

في صيف عام 1950 ، تساءل الفيزيائي الشهير إنريكو فيرمي بصوت عالٍ عن مكان وجود جميع الكائنات الفضائية  لقد رأى أن الكون يجب أن يكون مكتظًا بالحضارات الأخرى نظرًا لحجمها وعمرها ، ومع ذلك ليس لدينا دليل موثوق على وجودها.

من بين العديد من الإجابات على هذا السؤال  والمعروف باسم مفارقة فيرمي ، هو أن الحياة يجب أن تمر عبر سلسلة من المرشحات للبقاء والتطور لدرجة أن التواصل بين النجوم ممكن. 

على سبيل المثال  لكي تتطور حضارة متقدمة ، يجب أن يكونوا أولاً داخل المنطقة الصالحة للسكن لنجمهم الأم  إذا لم يكن الأمر كذلك  فقد توجد الحياة ، لكنها ستكافح من أجل التطور. والمثال الأكثر تقدمًا هو أن الحضارة يجب ألا تدمر نفسها  على سبيل المثال من خلال سوء إدارة مواردها لذلك ، قد تكون الحياة شائعة في الكون ، لكنها إما أنها ليست متقدمة بما يكفي لاكتشافها أو أنها ميتة بالفعل  ربما بأيديها.

ربما تكون متلازمة كيسلر واحدة من هذه المرشحات. ربما لكي تستمر الحضارة في التقدم واستعمار الكواكب الأخرى ، فإنها تحتاج إلى إدارة حطامها المداري بشكل مسؤول  إذا لم يفعلوا ذلك فقد يحاصرون أنفسهم في بطانية من القمامة الخاصة بهم.