كشف النفايات الفضائية
أدى أكثر من ستة عقود من الطيران الفضائي إلى تلوث مدار الأرض بالحطام. كيف يمكننا تعقب هذه المادة، وهل يمكننا إعادتها بأمان؟
في 4 أكتوبر 1957، أطلق الاتحاد السوفييتي القمر الاصطناعي سبوتنيك Sputnik 1 1، وهو أول قمر اصطناعي يدور حول الأرض. لكن ذلك اليوم التاريخي شهد أيضاً سابقة أخرى- حيث انفصل الصاروخ الذي دفع سبوتنيك إلى الفضاء وأصبح أول قطعة من النفايات الفضائية Space junk. النفايات الفضائية، أو الحطام المداري Orbital debris، هو المصطلح الشائع لأي جسم بشري الصنع يوجد في المدار ولم يعد يخدم أي غرض. وهي تتراوح بين عناصر بحجم الحافلة، مثل المركبات الفضائية غير العاملة، إلى الصواميل والمسامير والغبار الناتج عن المحركات. منذ عام 1957، زادت كمية النفايات الفضائية المحيطة بكوكبنا بشكل مطرد، إلى درجة أن شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية Space Surveillance Network تتتبع حركة أكثر من 34,600 جسم يبلغ عرضه 5 سم أو أكبر.
على الرغم من أن مخاطرها على الحياة على الأرض منخفضة، تمثّل النفايات الفضائية مشكلة كبيرة للمركبات في المدار. لأنها قد تنطلق بسرعة تصل إلى 17,500 ميل/ساعة، وبهذه السرعة، حتى الاصطدام بقطعة من الحطام يبلغ عرضها بضعة سنتيمترات قد يكون مدمراً لمركبة فضائية. لوقاية أقمارها الاصطناعية ومركباتها الفضائية من التعرض للتلف، أبرمت وكالة ناسا في عام 2007 اتفاقية مع القيادة الإستراتيجية للولايات المتحدة United States Strategic Command، التي تتتبع يومياً مسارات طيران آلاف قطع الحطام عبر رادار أرضي، إضافة إلى ليدار Lidar يقيس المسافة عن طريق إضاءة هدفه بأشعة الليزر ومن ثم تحليل الضوء المنعكس. إذا بلغ احتمال الاصطدام 1 في 10,000 أو أعلى، تُبلغ وكالة ناسا بحيث يمكنها توجيه المركبة بعيداً عن الطريق. اضطرت محطة الفضاء الدولية إلى تنفيذ العشرات من هذه المناورات المراوغة منذ اكتمال بنائها في عام .2011
حتى لو لم نطلق أي جسم آخر إلى الفضاء، فقد تظل كمية الحطام المداري مستقرة حتى عام 2055 تقريباً، وقد تزيد بعدها. هذا هو السيناريو الذي اقترحه عالم وكالة ناسا دونالد كيسلر Donald Kessler في عام 1978، وعُرف باسم متلازمة كيسلر Kessler syndrome، حيث تزيد كمية الحطام المتزايدة من فرصة الاصطدامات، مما يخلق المزيد من الحطام ويسبب تأثير الدومينو. يقول كيسلر: ”لقد وصلنا بالفعل إلى نقطة اللا عودة. يجب علينا إزالة بعض الأجسام لجعل مدار الأرض مستداماً“. وإذا لم نتصرف، فقد يتعذر استكشاف الفضاء. ويضيف كيسلر: ”ستولد الاصطدامات بين الأجسام الكبيرة شظايا صغيرة بمعدل متزايد. سيتطلب هذا مزيداً من التدريع على المركبات الفضائية، حتى يصبح استخدام الفضاء باهظ التكلفة“.
على الرغم من وجود مقترحات لإزالة الحطام الفضائي، إلا أنها في مراحلها الأولى. وإلى أن نتمكن من تطوير تقنيات أرخص، وضعت مبادئ توجيهية دولية لمنع المزيد من عمليات الإطلاق التي قد تؤدي إلى تفاقم المشكلة، بما في ذلك ضمان إزالة الأجسام في غضون 25 سنة من توقف استخدامها.
النفايات الفضائية بالأرقام
1في التريليون
هناك احتمال ضئيل جداً لأن تصطدم
بقطعة من النفايات الفضائية
3,000
تكوّنت الآلاف من قطع الحطام التي يمكن تتبعها عندما دمرت الصين قمراً اصطناعياً للطقس في اختبار مضاد للأقمار الاصطناعية في عام 2007
22,369 ميل/ساعة
متوسط سرعة النفايات الفضائية عند اصطدامها بجسم آخر
مصير النفايات الفضائية عند معاودة دخولها للغلاف الجوي للأرض
يسقط الحطام البشري الصنع بجميع أشكاله وأحجامه باستمرار نحو الأرض عندما يغادر مداره، فلماذا يكون الخطر على حياة البشر منخفضاً جداً؟
1 حروق الاحتكاك FRICTION BURNS
تحترق معظم النفايات الفضائية قبل فترة طويلة من وصولها إلى سطح الأرض. يرجع ذلك لأنها عندما تعاود دخول غلافنا الجوي بسرعة كبيرة، فإنها يصطدم بجزيئات الهواء، التي تحتك بها وتسبب الاحتكاك Friction. يعرّض هذا النفايات إلى حرارة تصل إلى نحو 1,648°س.
2 الاصطدام بالأرض CRASHING TO EARTH
يمكن للنفايات الفضائية الضخمة، مثل القمر الاصطناعي GOCE، أن تعاود دخول المجال الجوي للأرض وهي سليمة إلى حد ما. تشير تقديرات وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) إلى نجاة ما يصل إلى 25% من كتلته، قبل أن تسقط في المحيط الأطلسي في نوفمبر 2013. اتسمت معاودة الدخول هذه بكونها غير محكومة. لكن بما أن 70% من سطح الأرض مؤلف من مياه، كان الخطر على الحياة ضئيلاً مع تتبع تحركاته بواسطة الرادار.
3 آلية التوجيه STEERING MECHANISM
وتقدر وكالة الفضاء الأوروبية معاودة دخول جسم بحجم القمر الاصطناعي GOCE تحدث بمعدل مرة واحدة في الأسبوع تقريباً، لكن حتى الآن لم يصب أحد بأذى خطير بسبب الحطام الفضائي. يمكن للعلماء تقليل المخاطر عن طريق توجيه الأقمار الاصطناعية الساقطة بحيث تهبط في مناطق غير مأهولة بالسكان- على الرغم من أن الحطام المتساقط قد يغطي مساحة واسعة. بموجب المبادئ التوجيهية الدولية، يجب تصميم جميع الأقمار الاصطناعية الجديدة بحيث يمكن توجيهها بعيداً عن المشكلات عند معاودة دخول الغلاف الجوي للأرض.
2,000 1966
2,000 1976
8,000 1988
10,000 2000
15,000 2010
21,000 2013
27,000 2021
34,600 2023
135 طن
أكبر قطعة من النفايات التي عاودت دخول غلافنا الجوي هي محطة مير Mir الفضائية
15,880
عدد الأقمار الاصطناعية التي وضعت في مدار الأرض
ما بين أكتوبر 1957 وسبتمبر 2023
كم من الوقت تظل النفايات الفضائية عادة في المدار؟
عند دورانها على ارتفاع 372 ميل أو أقل: عدة سنوات 372 إلى 620ميل:
عدة عقود أكثر من 620 ميل: قرن أو أكثر
بقلم: أليكس ديل
