زبالههای فضایی چگونه آینده فضا را تهدید میکنند؟
با گسترش فعالیتهای فضایی در دهههای اخیر، مدار زمین بیش از هر زمان دیگری شلوغ شده است. در کنار ماهوارههای فعال، حجم عظیمی از زبالههای فضایی شامل ماهوارههای ازکارافتاده، قطعات جداشده از موشکها و بقایای ماموریتهای فضایی، پیرامون زمین در حرکتاند.
این پسماندهای فضایی اگرچه از دید عموم پنهاناند، اما امروز به یکی از نگرانیهای مهم صنعت فضا تبدیل شدهاند؛ نگرانیای که از امنیت ماهوارهها و ماموریتهای فضایی گرفته تا آینده استفاده بشر از مدار زمین را تحت تاثیر قرار داده است. همزمان با افزایش پرتابها و گسترش پروژههای فضایی، پرسشهای تازهای نیز درباره ماهیت این آلودگی، میزان خطر آن و راههای مقابله با آن مطرح شده است.
خبرنگار «آناتک» در گفتوگو با محمدرضا رضائی، نویسنده و مروج دانش و فناوری فضایی ابعاد مختلف آلودگی فضایی و پیامدهای آن را بررسی کرده است.
تیمهای مهندسی ماموریتهای فضایی، همواره پیش از ارسال فضاپیماها به اجرامی مانند ماه یا مریخ، فرایندهای سختگیرانهای برای پاکسازی آنها انجام میدهند تا هیچ آلودگی زمینی به این اجرام منتقل نشود. فرض کنید یک تار مو یا مژه، یا حتی لکهای کوچک از بزاق دهان یک تکنسین روی بدنه فضاپیما یا در نزدیکی حسگرهای آن، ممکن است باعث بروز خطا و مخدوش شدن نتایج علمی شود
آیا فضا هم میتواند آلوده شود و منظور از آلودگی فضا چیست؟
بله، فضا نیز میتواند آلوده شود. زمانی که از «آلودگی فضایی» سخن میگوییم، منظور عمدتا محیط پیرامون زمین و در محدوده مدار ماهوارههاست. این آلودگی عمدتاً ناشی از فعالیتهای انسانی است و به شکل زبالههای فضایی نمود پیدا میکند.
در مدار زمین گاه دهها ماهوارههای مستعمل، و هزاران قطعات جداشده از موشکها، ابزارهای رهاشده فضانوردان و بقایای مأموریتهای فضایی وجود دارد که به مرور زمان متراکم شدهاند. این اجرام که محصول مستقیم فعالیتهای بشر هستند، تهدیدی جدی برای ماهوارهها، فضاپیماها و فضانوردان به شمار میروند.
البته در فضا اجرام طبیعی مانند سنگریزههای کیهانی نیز وجود دارند که با سرعت بسیار بالا حرکت میکنند و در صورت برخورد میتوانند خسارتبار باشند. با این حال، اصطلاح «آلودگی» معمولا به اجسامی اطلاق میشود که منشأ انسانی دارند؛ همانگونه که در زمین نیز آب ذاتاً آلوده نیست، اما با ورود مواد شیمیایی و پسماندهای انسانی، آلوده تلقی میشود؛ بنابراین آلودگی فضایی نیز عمدتا به معنای حضور و انباشت پسماندهای انسانی در مدار زمین است. در حال حاضر محیط پیرامون زمین بهطور نسبی آلوده محسوب میشود.
آیا اندازه این اجسام در میزان خطر آنها نقش دارد؟
اجسام فضایی میتوانند از ابعاد بسیار کوچک، در حد یک پیچ یا مهره، تا قطعاتی به بزرگی یک ماهواره یا حتی بزرگتر باشند. اما آنچه این اجسام را خطرناک میکند، بیش از اندازهشان، سرعت بسیار بالای آنهاست. سرعت حرکت این اجرام در مدار زمین میتواند به حدود ۳۰ هزار کیلومتر در ساعت برسد.
در چنین سرعتی، حتی یک قطعه کوچک نیز انرژی جنبشی عظیمی دارد. برخورد یک پیچ کوچک با چنین سرعتی میتواند اثری مشابه برخورد یک گلوله داشته باشد و به بدنه ماهواره، فضاپیما یا حتی لباس فضایی فضانورد آسیب جدی وارد کند. در تاریخ صنعت فضایی موارد متعددی ثبت شده که ماهوارهها بر اثر چنین برخوردهایی از کار افتاده یا مدارشان تغییر کرده است.
آلودگی فضایی چه تاثیری بر ماهوارهها و مأموریتهای فضایی دارد؟
برخورد زبالههای فضایی میتواند منجر به آسیبدیدگی، از کار افتادن یا حتی نابودی کامل ماهوارهها شود. چنین رخدادهایی علاوه بر خسارت مالی، ممکن است مأموریتهای فضایی را مختل یا لغو کند.
تاکنون موردی از برخورد مستقیم زباله فضایی با فضانوردان گزارش نشده است؛ اما این احتمال بهطور نظری وجود دارد، بهویژه در هنگام راهپیماییهای فضایی.
در مورد اجرام بزرگتر (در حد توپ فوتبال یا بزرگتر)، امکان ردیابی و پیشبینی مسیر وجود دارد و در صورت خطر، ماهوارهها میتوانند با انجام مانور مداری از مسیر برخورد خارج شوند. اما مشکل اصلی مربوط به قطعات بسیار کوچک است که عملا قابل ردیابی نیستند. هرچه تراکم زبالهها در مدار افزایش یابد، ریسک برخورد و در نتیجه احتمال شکست مأموریتهای فضایی نیز افزایش خواهد یافت.
آیا امکان وقوع برخوردهای زنجیرهای وجود دارد؟
به علت فاصله زیاد میان ماهوارهها، وقوع تصادفهای زنجیرهای مشابه آنچه در تصادفهای جادهای خودروها در زمین رخ میدهد محتمل نیست. با این حال، تجربه نشان داده که برخورد یک جسم با یک ماهواره میتواند آن را متلاشی کند و صدها قطعه جدید ایجاد کند. این قطعات خود به زبالههای فضایی تازه تبدیل میشوند و ریسک آن مدار را افزایش میدهند.
در مواردی نیز برخورد مستقیم دو ماهواره با یکدیگر رخ داده که به تولید حجم زیادی از زباله فضایی منجر شده است؛ بنابراین اگرچه «تصادف زنجیرهای» به معنای متعارف رخ نداده است؛ اما تولید پیدرپی زباله بر اثر برخوردها سابقه دارد.
آیا نمونه یا مورد خاصی در ذهن دارید؟
اصولا تولید زبالههای فضایی به صورت تصادفی یا سهوی اتفاق افتاده است. اما علاقهمندم اینجا به این موضوع اشاره کنم که مواردی در تاریخ صنعت فضایی وجود داشته که به عمد ما زباله فضایی تولید کردهایم؛ آن هم به وسیله سلاحهای ضدماهواره.
در حال حاضر فناوری سلاحهای ضدماهواره در اختیار آمریکا، روسیه و چین است. چین در سال ۲۰۰۷ بهعنوان سومین بازیگر وارد حوزه شد و برای نخستینبار به آزمایش سلاح ضدماهوارهاش اقدام کرد. این کشور با انهدام یکی از ماهوارههای مستعمل خود، حجم قابل توجهی زباله فضایی ایجاد کرد. این اقدام واکنش آمریکا را به همراه داشت. این کشور نیز یکی از ماهوارههای غیرفعال خود را از یک زیردریایی مورد هدف قرار داد تا توان پاسخگویی سریعش را نشان دهد. اقدام این دو کشور مقادیر زیادی زباله فضایی ایجاد کرد.
همچنین ایستگاههای فضایی بارها شاهد برخورد ریزسنگها یا قطعات کوچک با صفحات خورشیدی خود بودهاند که موجب آسیبهای محدود شده است. فضانوردان نیز گاه صدای برخورد ذرات ریز به بدنه ایستگاه را گزارش کردهاند، هرچند سازهها برای تحمل چنین برخوردهایی طراحی شدهاند.
آیا آلودگی فضایی میتواند برای ساکنان زمین خطر ایجاد کند؟
بله، میتواند. اما احتمال آن بسیار پایین است. مثلا اگر ماهواره بزرگی در مدار پایین زمین بلااستفاده به حال خودش رها شود، ممکن است در آینده خطرساز شوند. البته معمولا وقتی عمر یک ماهواره، بهخصوص در مدارهای پایین زمین، رو به پایان است، اپراتورها به صورت کنترل شده ارتفاع آن را کم میکنند تا وارد جو زمین شود. در این حالت، ماهواره بر اثر اصطکاک شدید با جو میسوزد و از بین میرود. اگر هم قطعاتی از آن باقی بماند، معمولا مسیر سقوط را طوری تنظیم میکنند که بقایا در اقیانوسها یا مناطق بیابانی و کمجمعیت فرود بیاید تا خطری برای مردم ایجاد نکند.
اما اگر یک ماهواره کاملا از کنترل خارج شود و دیگر امکان برقراری ارتباط با آن وجود نداشته باشد، به یک زباله فضایی خطرناک تبدیل میشود. چنین جرمی ممکن است سالها در مدار باقی بماند و هم احتمال برخوردش با ماهوارههای دیگر وجود داشته باشد و هم اینکه در نهایت به صورت کنترل نشده وارد جو زمین شود.
اگر ابعاد آن بزرگ باشد، ممکن است بخشی از سازه هنگام ورود به جو نسوزد و قطعاتی از آن به سطح زمین برسد. در این شرایط این احتمال وجود دارد که بقایا در مناطق مسکونی سقوط کند و خسارت ایجاد شود. البته تا امروز مورد خیلی شاخصی از سقوط زباله فضایی که مستقیما باعث تلفات انسانی گسترده شده باشد گزارش نشده است؛ اما مواردی وجود داشته که بقایای موشکها یا قطعات پرتابگرها در مناطق غیرقابل پیشبینی یا حتی نزدیک مناطق مسکونی سقوط کرده و خسارتهایی به بار آوردهاند.
از طرف دیگر، ما در دهههای گذشته بارها شاهد سقوط سنگهای آسمانی و شهابسنگها روی زمین بودهایم؛ حتی نمونههایی وجود داشته که سنگهای کوچک روی سقف خانهها سقوط کردهاند؛ بنابراین زمین بهطور طبیعی هم با چنین پدیدههایی مواجه بوده است.
در مجموع، بیشتر زبالههای فضایی هنگام ورود به جو میسوزند و از بین میروند و احتمال اینکه به انسانها آسیب جدی وارد کنند بسیار پایین است. اما اگر در آینده تعداد ماهوارهها و زبالههای فضایی خیلی بیشتر شود و برخی ماهوارههای بزرگ نیز بدون کنترل در مدار رها شوند، این خطر میتواند بیشتر شود. با این حال، همچنان ریسک اصلی مربوط به خود مدار زمین و زیرساختهای فضایی است، نه سطح زمین.
آیا زبالههای فضایی موجب آلودگی شیمیایی یا رادیواکتیو میشوند؟
به طور کلی خیر. ماهوارهها عمدتا از سامانههای الکترونیکی و سازههای فلزی ساخته شدهاند و آلودگی شیمیایی گستردهای ایجاد نمیکنند. سوختهای مورد استفاده نیز معمولا پیش از سقوط مصرف میشوند و مقدار باقیمانده بسیار ناچیز است؛ بنابراین خطر اصلی، فیزیکی و ناشی از برخورد است، نه آلودگی شیمیایی یا رادیواکتیو.
آیا اقدامی برای پاکسازی زبالههای فضایی انجام شده است؟
تا امروز بخش عمده فعالیتها در زمینه آلودگی فضایی بر رصد، پایش و مدلسازی متمرکز بوده است؛ یعنی دانشمندان و سازمانهای فضایی بیشتر تلاش کردهاند مسیر حرکت زبالههای فضایی را شناسایی و خطر برخورد آنها با ماهوارهها و فضاپیماها را پیشبینی کنند. همچنین مجموعهای از پروتکلها و تدابیر ایمنی طراحی شده تا احتمال برخورد کاهش یابد. برای نمونه، اگر پیشبینی شود که یک زباله فضایی در مسیر یک ماهواره قرار خواهد گرفت، ماهواره میتواند با انجام مانور مداری از مسیر برخورد خارج شود.
با این حال، موضوع پاکسازی فیزیکی زبالههای فضایی هنوز در مرحله ایده و توسعه فناوری قرار دارد و به شکل گسترده عملیاتی نشده است. در سالهای اخیر چندین شرکت خصوصی و برخی نهادهای فضایی طرحهایی را برای جمعآوری زبالههای فضایی مطرح کردهاند. یکی از این ایدهها استفاده از ماهوارههایی است که تورهای بزرگی را در فضا باز میکنند و هنگام حرکت، زبالههای فضایی را به دام میاندازند. پس از جمعآوری، این زبالهها بهصورت کنترلشده وارد جو زمین میشوند تا بر اثر اصطکاک بسوزند و از بین بروند.
بیشتر سناریوهای پاکسازی به این نقطه ختم میشوند که زباله فضایی به صورت کنترل شده وارد جو زمین شود؛ زیرا اجسام در سرعتهای بسیار بالا هنگام ورود به جو میسوزند و از بین میروند
ایده دیگر، نزدیک شدن یک فضاپیما به ماهوارههای مستعمل و ازکارافتاده است. در این روش، فضاپیما یا یک موتور کمکی روی ماهواره نصب میکند یا با استفاده از سامانه پیشران خود، آن را به مدار ایمنتری منتقل میکند یا ارتفاعش را کاهش میدهد تا وارد جو زمین شود و نابود گردد. در واقع بیشتر سناریوهای پاکسازی به این نقطه ختم میشوند که زباله فضایی به صورت کنترل شده وارد جو زمین شود؛ زیرا اجسام در سرعتهای بسیار بالا هنگام ورود به جو میسوزند و از بین میروند.
با وجود این، اجرای چنین طرحهایی بسیار پیچیده است. یکی از دشوارترین عملیاتها در فناوری فضایی، رهگیری، نزدیک شدن و اتصال دو فضاپیما به یکدیگر است. حال تصور کنید که قرار باشد یک سامانه فضایی به سراغ صدها جسم خاموش و بدون سامانه ناوبری برود، آنها را پیدا کند، رهگیری کند، به آنها نزدیک شود و سپس آنها را جمعآوری یا جابهجا کند. این فرایند از نظر فنی بسیار پیچیدهتر از قرار دادن یک ماهواره در مدار زمین است و یکی از موانع اصلی توسعه پروژههای پاکسازی فضایی به شمار میرود.
به همین علت، در حال حاضر پاکسازی زبالههای فضایی هنوز وارد مرحله عملیاتی گسترده نشده و تمرکز اصلی همچنان بر مدیریت خطر، کاهش احتمال برخورد و طراحی ماموریتهای ایمنتر است.
همکاری در فضا در زمینه پسماندها چگونه خواهد بود؟
پاکسازی فضا ماهیتی جهانی دارد؛ زیرا ایمنی یک مدار به سود همه کشورهاست. اصول حقوق بینالملل فضا نیز تا حدی برگرفته از حقوق دریاهای آزاد است و بر مسئولیت مشترک در حفظ محیط تاکید دارد؛ بنابراین انتظار میرود پاکسازی در قالب همکاریهای بینالمللی یا کنسرسیومهای مشترک انجام شود، هرچند ممکن است برخی پروژهها به صورت قراردادی و اختصاصی برای یک کشور یا شرکت خاص اجرا شوند.
و، اما موضوع پایانی...
اینجا دوست دارم درباره نوع دیگری از آلودگی صحبت کنم که کمتر به آن پرداخته شده و البته به اندازه موضوع زبالههای فضایی اهمیت ندارد، اما گفتنش خالی از لطف نیست. تیمهای مهندسی ماموریتهای فضایی، همواره پیش از ارسال فضاپیماها به اجرامی مانند ماه یا مریخ، فرایندهای سختگیرانهای برای پاکسازی آنها انجام میدهند تا هیچ آلودگی زمینی به این اجرام منتقل نشود. این موضوع بهویژه در ماموریتهای جستوجوی حیات اهمیت حیاتی دارد؛ زیرا کوچکترین آلودگی میتواند نتایج علمی را مخدوش کند. مثلا فرض کنید یک تار مو یا مژه، یا حتی لکهای کوچک از بزاق دهان یک تکنسین روی بدنه فضاپیما یا در نزدیکی حسگرهای آن، ممکن است باعث بروز خطا شود.
همچنین در پایان برخی ماموریتها در مدار سیارات و سایر اجرام منظومه شمسی، فضاپیماها به صورت کنترل شده وارد جو آن جرم میشوند تا بسوزند یا اگر جرم فاقد جو باشد، فضاپیما به صورت هدایتشده به سطح جرم مورد نظر برخورد میکند و محل دقیق سقوط آنها ثبت و اعلام میشود تا در مطالعات آینده موجب خطای علمی نشوند.
انتهای پیام/