علمِ زباله های فضایی

دانشمندان نگران زباله هایی هستند که در پر استفاده ترین مدار زمین ایجاد شده است.

ماهوارۀ ایریدیم 33 (Iridium 33) در تاریخ 10 فبروری 2009 یکی دیگر از روزهای خودش را آغاز نمود. ایریدیم 11 سال است که یکی از اعضای یک گروه 66 ماهواره ای میباشد. وظیفه این ماهواره دریافت و انعکاس امواج دریافتی از تلفونهای ماهواره ای است. ساعت 3 بعد از ظهر بود که خبری هیجان آور دربارۀ این ماهواره به نشر رسید: دو ساعت بعد ایریدیم از کنار یک ماهوارۀ از کار افتاده بنام کاسموس 2251 (Cosmos 2251) و با فاصله ای حدود 600 متر عبور خواهد کرد. این اتفاق افتاد ولی با فاصله ای بسیار کمتر. دو ماهواره با هم تصادف کردند و نتیجه این حادثه صدها قطعۀ کوچک دیگر با حداقل عرض 10 سانتیمتر قابل مشاهده بود. پهنای 10 سانتی این قطعات به دانشمندانِ روی زمین این امکان را میدهد تا آنها را از زمین ردیابی کنند. خدا میداند که این حادثه چه تعداد آوار کوچکتر از 10 سانتی بجا گذاشته است. این حادثه دو سال بعد از تخریب عمدی ماهوارۀ فنگوین 1سی (Fengyun 1C)توسط دولت چین که برای آزمایش یک سلاح ضد ماهواره ای بود اتفاق افتاد. آن حادثه بیش از 2000 قطعۀ 10 سانتی و بطور تخمینی حدود 35000 قطعۀ کوچکتر ایجاد کرد. آوار این دو حادثه بطور جمعی یک سوم مقدار زباله هایی است که در فاصلۀ بین 700 الی 1000 کیلومتری زمین قرار دارد (به نمودار مراجعه کنید).

مدارهای نزدیک به زمین یا لیو (Low-Eart Orbits LEO) که در فاصلۀ بین 700 الی 1000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند، مدارهایی بسیار مورد پسند دانشمندان است. دلایلی چون، پرتاب آسانتر ماهواره ها به این مدارها، قابلیت یابش (scan) سطحِ زمین با کیفیت بالا از این فاصله برای مقاصد نظامی یا مدنی، و قابلیت دریافت و انعکاس ضعیف ترین امواج، مثل تلفونهای ماهواره ای در این فاصله، این مدارها را برای مقاصد تجاری بسیار محبوب ساخته است. به همین منظور از دست دادن این فضا و مقدور نبودن استفاده از این محیط بخاطر زباله های فضایی چندان خوشایند نیست. دو حادثه ای که پیشتر ذکر شد بیانگر جدی بودنِ خطر موجود در استفاده از این مدارها میباشد. جسمی یک سانتیمتری و دارای شتابِ مداری (تقریبن 8 کیلومتر در ثانیه) میتواند یک ماهواره را از کار بیاندازد و هر چه تعداد این اجسام بیشتر گردد به همان تناسب خطر استفاده از این مدار افزایش می یابد. مشکل دیگری که بنام سیندرم کسلر Kessler syndrome یاد می شود این وضع را وخیم تر میسازد: زباله زباله می آفریند. دنالد کسلر در دهه هفتاد میلادی چنین حوادثی را پیش بینی نمود و بیان داشت که با ازدیاد اجسام مصنوعی در مدار زمین، این اجسام میتوانند با هم تصادم کرده و به تعداد زباله های موجود در مدار بیافزایند.

براساس آمار منتشر شده توسط سازمان فضایی اروپا ESA میزان زباله‌های فضایی در مدار زمین طی دهه گذشته دو برابر شده است. نیکلاس جانسون کارشناس زباله های فضایی بیان میدارد که نتیجه های بر گرفته از نمونه سازی های انجام شده “بصورت قطعی سندرم کسلر را تایید میکند”.

دفتر ملی امنیت فضایی آمریکا واقع در پنتاگون نیز نگران روند فعلی میباشد. ولی تصمیمی در مورد اینکه آیا تعداد زباله ها به نقطۀ اوج رسیده و یا در آینده به این حد خواهد رسید هنوز گرفته نشده است.

 

نگرانی هایی چون نگرانی دکتر کسلر موجب شده است تا سازمانهای پرتاب کننده موشک به فضا بدنبال شیوه های امن تری برای ارسال ماهواره ها باشند. یکی از موارد قابل ذکر که تعداد تصادمات را کمتر نموده است کم کردن سرعت موشکهای زاید پس از رهایی ماهوارۀ منتقله آنها میباشد که از طریق کم کردن فشار سوخت این موشکها صورت میگیرد. موردِ دیگر یاری دهنده، هر چند که هنوز نزد بسیاری یکی از مشکلات محسوب میشود، کم شدن تعداد ماهواره های جاسوسی پس از سقوط شوروی است.

 

خانه تکانیِ فضایی

مشکل واقعی فعلن(فعلا)  از تصادمات زباله به هم ایجاد می شود و نه لزومن برخورد زباله ها با ماهواره های فعال. به همین خاطر و خصوصن پس از واقعۀ ایریدیم 33، بخش معمولن سریِ فرماندهیِ استراتیژیکِ وزارت دفاع آمریکا بنام استرت کام Stratcom بسیار فعال شده است. برایان وییدن، کارشناس زباله های فضایی در بنیاد حفاظت از زمین بیان میدارد که استرت کام هر روزه تمام ماهواره های فعال را ردیابی میکند و در صورتی که چیزی به این ماهواره ها نزدیک شود، کاربران ماهواره را مطلع می سازد. پرسیدم حتی کاربرانِ چینی؟ جواب وی: “همگان. چینی ها، روسها و حتی نیجریه ای ها”. این بدین معناست که صاحبان ماهواره ها معلومات بهتر و دقیقتری برای ذخیرۀ انرژی دارند تا بتوانند این مواد سوختی ذخیره شده را در صورت نیاز برای منحرف کردن ماهواره از مسیر زباله ها استفاده کنند.

اما این كار به تنهایی كافی نیست. چاره ای باید اندیشید تا تمام این زباله ها را پاک کرده و مشکل را حل نمود. نظرات تازه در این مورد به همان سرعتی که زباله ها ایجاد میشوند ارایه شده است. یكی از قابل توجه‌ترین آنها یک دهه پیش توسط ارتش آمریكا پیشنهاد شد. در این شیوۀ پیشنهادی از اشعۀ لیزر زمین به هوا استفاده میشود. در این روش که برای منحرف سازی زباله های 1 الی 10 سانتی پیشنهاد شده است، قسمتی از سطح زباله توسط اشعۀ لیزر تبخیر شده و بدین طریق مدار زباله تغییر خواهد کرد. انحراف ایجاد شده در این شیوه به قدری است که میتواند مسیر حرکت این زباله ها را آنقدر تغییر دهد تا این اشیاء دوباره وارد اتمسفر زمین شوند. در این پیشنهاد یک مرکز انتشار لیزر می تواند در طول سه سال تمام زباله های 1 الی 10 سانتیمتری را از بین ببرد.

یكی دیگر از طرح‌های مرتبط با مدیریت زباله‌های فضایی را شركت الاینت تِك سیستم در مینی اپولیس پیشنهاد داده است. شرکت الاینت پیشنهاد ساخت ماهواره‌هایی را میکند که در چند لایۀ محافظ مستحکم و سبک پوشیده شده اند. برخورد زباله ها به چنین لایه هایی سرعت و شتاب زباله ها را گرفته و آنها را متوقف میکند. اگر اجسام بزرگی به چنین لایه هایی تصادم کنند این اجسام به ذرات بسیار کوچکتر دیگری تبدیل خواهند شد که یا از مسیر خارج میشوند و یا دیگر خطرساز نیستند.

ولی بسیاری از سازمانهای فضایی روی گزینۀ دیگری فکر میکنند: ماموریت های رباتهایی که میتوانند به زباله ها و ماهواره های از کار افتاده بچسبند و با نصب راکت به آنها میتوانند آنها را به سمت مدارهای “گورستانی” و یا بر عکس آن جهت و به سمت زمین ارسال و در اقیانوسها دفن کنند. جر چی لیو کارشناس زباله های فضایی در ناسا تخمین میزند که اگر چنین ماموریتی در سال 2020 میلادی شروع شود و پنج زبالۀ بزرگ فعلی که در آینده میتوانند خطر ساز باشند را پاک سازی کند، مشکل زباله های فضایی حل خواهد شد.

سازمان فضایی اروپا نیز روی این پیشنهادات فکر می کند. این سازمان صاحب چیزی است که مطلبی در اسپیس نیوز آنرا “خطرناک ترین زبالۀ فضایی” خوانده است. زبالۀ ذکر شده نامش انوی ست Envisat می باشد. این ماهواره یکی از بزرگترین ماهواره ها برای رصد زمین از فضا است. این ماهواره هنوز فعال است ولی هنگامی که مادۀ سوختی آن بین سالهای 2016 و 2018 تمام شود یکی از بزرگترین زباله های فضایی خواهد بود. زباله یی که اگر برای آن چاره یی اندیشه نشود برای 150 سال (شاید هم بیشتر) در مدار باقی خواهد ماند. محافظ کارانه ترین تخمین ها احتمال برخورد 25 فیصدی این زباله را با یکی دیگر از ماهواره ها می دهند.

هراس از ضربه فنی؟

اگر گذرا بنگریم تمام این توجهات چیز خوبی است. ولی اگر از دید نظامی به این موضوع نگاه کنیم، نظامیان گذرا به چنین مسایلی نگاه نخواهند کرد و برای آنها زباله های فضایی مشکلی اساسی هستند.

ماهواره ها در جنگهای امروزی نقش حیاتی بازی میکنند. آنها برای عملیاتهای جاسوسی بالای دشمنان، رقیبان و حتی کشورهای دوست استفاده میشوند. ماهواره ها ارتباطات را برقرار میسازند و آنگونه که دولت چین نشان داد میتوانند برای عرض اندام نظامی نیز استفاده شوند.

هر برنامه ای که برای پاکسازی زباله های فضایی طراحی شود، نظامیان را نا آرام خواهد ساخت. آنگونه که آقای وییدن بیان میدارد، میتوان با بین المللی ساختن چنین برنامه ها اندکی از ترس این افراد زدود. نتیجۀ نهایی هر آنچه باشد به نفع همگان خواهد بود.

 

منبع: مجلۀ اکانومست

تاریخ نشر: 19 آگست 2010

اتصال: http://www.economist.com/node/16843825?story_id=16843825

واژگان: Iridium 33, Cosmos 2251, Fengyun-1C, Low-Earth Orbits or LEO, Kessler syndrome, Donald Kessler, European Space Agency or ESA, Nicholas Johnson, NASA, National Security Space Office, Strategic Command or Stratcom, Brian Weeden, Secure World Foundation, Alliant Techsystems, Jer-Chyi Liou, Envisat, SpaceNews