اتوبوس‌های زرد رنگی که راننده و ترمز ندارند!

زباله‌های فضایی که یکی از مشکلات نگران‌کننده برای سیاره ما به شمار می‌روند، دانشمندان را بر آن داشته‌اند تا اقداماتی را برای پیشگیری از برخورد احتمالی در پیش بگیرند. در این گزارش، به بررسی خطرناک‌ترین زباله‌های فضایی می‌پردازیم که زمین را تهدید می‌کنند.

کد خبر: ۵۸۹۹۴۸

تاریخ: ۰۴ اسفند ۱۴۰۱ - ۰۹:۱۵

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از اسپیس، فضای اطراف سیاره ما در حال به هم ریخته‌ شدن است. هزاران ماهواره و میلیون‌ها قطعه از زباله‌های فضایی غیر قابل کنترل، در بالای سر ما پرتاب می‌شوند و تهدیدی برای برخورد به زمین به شمار می‌روند. در میان زباله‌های فضایی، اشیایی وجود دارند که کارشناسان بیش از همه از آنها می‌ترسند.

تنها در یک ماه گذشته، رویدادهای فضایی نزدیک به زمین دو بار خبرساز شدند و کارشناسان را بر آن داشتند تا اقدامات لازم را انجام دهند. پژوهشگران در ۲۷ ژانویه، دو قطعه زباله فضایی بزرگ را دیدند. این زباله‌ها شامل مرحله بالایی یک موشک روسی با چند دهه قدمت و یک ماهواره روسی بودند که مدت‌ها از کار افتاده بود. زباله‌ها به فاصله شش متری یا بیشتر از یکدیگر رسیدند.

منطقه بد، به منطقه‌ای گفته می‌شود که چندین رویداد مهم فروپاشی و صدها شیء متروکه رها شده در آن گزارش شده است.این حادثه که به‌عنوان «بدترین سناریو» توصیف می‌شود، می‌تواند هزاران تکه زباله خطرناک را ایجاد کند که قرن‌ها در مدار باقی می‌مانند. گزارشی که در ششم فوریه منتشر شد، نشان داد که یک ماهواره مرموز روسی در اوایل ژانویه به ۸۵ قطعه تقسیم شده و آن قدر بزرگ بود که بتوان آن را از زمین ردیابی کرد.

هر دوی این حوادث در مناطقی اتفاق افتادند که کارشناسان از آنها به عنوان «منطقه‌های بد» یاد می‌کنند. منطقه بد، به منطقه‌ای گفته می‌شود که چندین رویداد مهم فروپاشی و صدها شیء متروکه رهاشده در آن گزارش شده است. این رویدادها به همراه یکدیگر، بزرگترین پتانسیل تولید زباله را در منطقه بد ایجاد می‌کنند. مناطق بد در مدار پایین زمین قرار دارند.

در این گزارش، به بررسی زباله‌های فضایی می‌پردازیم که کارشناسان از آنها بیشتر می‌ترسند.

بدنه موشک روسی «زنیت»

با کمال تعجب، صدها یا حتی هزاران فضاپیمای جدیدی که توسط شرکت‌هایی مانند «وان وب»(OneWeb) یا «اسپیس ایکس»(SpaceX) ساخته شده‌اند، گروهی نیستند که بیشترین احتمال نابودی مداری را دارند. فضاپیماهای قدیمی شامل مراحل موشک‌ها و ماهواره‌های بزرگی که در دوران جنگ سرد تا اوایل دهه ۲۰۰۰ پرتاب شدند، بیشترین عوامل خطر به شمار می‌روند.

«دارن مکنایت»(Darren McKnight)، کارشناس ارشد فنی شرکت خصوصی نظارت بر زباله «لئولبز»(LeoLabs)، در مصاحبه با اسپیس گفت: این شرکت‌ها ممکن است صدها تا هزاران ماهواره داشته باشند اما در هماهنگ کردن آنها بسیار خوب هستند. آنها یک سیستم محرکه دارند که ماهواره‌ها را بسیار چابک می‌کند و همچنین، آنها را قادر می‌سازد تا مانورهای جلوگیری از برخورد را انجام دهند. اشیای متروکه بر خلاف آنها، توانایی دور شدن از یکدیگر را ندارند.

زباله‌های فضایی مانند اتوبوس مدرسه هستند که راننده و ترمز ندارد.در میان این اشیای متروکه و قدیمی، مرحله بالایی موشک «زنیت»(Zenit) روسیه قرار دارد. این مرحله بالایی موسوم به «اس‌ال-۱۶»(SL-16) که ۹.۹ تن و ۱۱ متر است، منبع بزرگترین دلهره به شمار می‌رود.

لئولبز در حال حاضر ۱۸ مرحله از این موشک‌ها را که در یکی از منطقه‌های بد در ارتفاع حدود ۸۴۰ کیلومتری دور زمین می‌چرخند، زیر نظر دارد. قرن‌ها طول می‌کشد تا آنها از این ارتفاع پایین بیایند. در این میان، موشک‌ها به حرکت کردن در مسیر خود از میان هزاران فضاپیمای ازکارافتاده و میلیون‌ها قطعه زباله ادامه می‌دهند. مکنایت گفت: آنها مانند یک اتوبوس بزرگ زرد رنگ مدرسه هستند که راننده و ترمز ندارد. دور از انتظار نیست که یکی از این مراحل موشک، خیلی زود درگیر برخورد شود.

ماهواره‌های قدیمی و مراحل موشک استفاده‌شده در برخی موارد برای هزاران سال در مدار زمین باقی می‌مانند.

اندازه بسیار بزرگ این موشک‌ها بدین معناست که یک برخورد باعث تولید مقدار زیادی از زباله‌های فضایی می‌شود که منطقه  بد را به منطقه‌ای بدتر تبدیل می‌کند و احتمالا «سندرم کسلر»(Kessler syndrome) را در پی دارد. سندرم کسلر، سناریویی وحشتناک از برخوردهای غیرقابل توقف است.

«جاناتان مکداول»(Jonathan McDowell)، ستاره‌شناس و اخترفیزیکدان «مرکز اخترفیزیک هاروارد- اسمیتسونیان»(CFA) و کارشناس برجسته زباله‌های فضایی، در مصاحبه با اسپیس گفت: اگر در مورد سناریوهایی مانند سندرم کسلر نگران هستید، توجه داشته باشید که احتمالات تحت تأثیر دو شیء بزرگ قرار می‌گیرند که به یکدیگر برخورد می‌کنند. این امر تا اندازه زیادی، بیشترین زباله را ایجاد می‌کند که می‌تواند یک واکنش زنجیره‌ای را به همراه داشته باشد.

مکداول خاطرنشان کرد که اگرچه مشکل مرحله موشک به فناوری روسی منحصر نیست اما به طراحی پرتابگری مربوط می‌شود که اتحاد جماهیر شوروی سابق اغلب به دنبال آن بود. بیشتر موشک‌های مورد استفاده اروپا، آمریکا و حتی چین، به نخستین مراحل بزرگ متکی هستند که مدت کوتاهی پس از پرتاب به زمین بازمی‌گردند و از یک مرحله بالایی نسبتا کوچک برای قرار دادن محموله خود در مدار استفاده می‌کنند.

مکداول ادامه داد: به عنوان مثال، آمریکا معمولا از مرحله بالایی موسوم به «قنطورس»(Centaur) استفاده می‌کند که هیدروژن مایع را به کار می‌برد. این سوخت، امکان پیمودن فواصل بیشتری را به ازای هر گالن فراهم می‌کند. بنابراین، یک موشک کوچک‌تر نیز می‌تواند همین کار را انجام دهد. روس‌ها از نفت سفید یا «هیدرازین»(Hydrazine) استفاده می‌کردند که سوخت‌های شیمیایی با انرژی کمتر هستند. بدین ترتیب، برای انجام دادن همان کار به موشک بزرگ‌تری نیاز داشتند.

ماهواره‌های جاسوسی دوران جنگ سرد

نزدیک شدن زباله فضایی در ۲۷ ژانویه، شامل نوع دیگری از مرحله بالایی موشک روسی «اس‌ال-۸»(SL-8) بود که ۱.۵۴ تن وزن دارد. به گفته مکنایت، این مرحله موشک که توسط روسیه در خانواده موشک‌های کوچک‌تر موسوم به «کاسموس»(Kosmos) استفاده می‌شود، بین دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۹۰ حدود ۱۴۵ ماهواره جاسوسی و ارتباطی را به ارتفاع ۹۷۵ کیلومتری رساند. این ماهواره‌ها که هر کدام ۸۰۰ کیلوگرم جرم دارند و دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، همچنان این بخش از فضای نزدیک زمین را آلوده می‌کنند و موشک‌هایی که آنها را پرتاب کرده‌اند نیز همین گونه هستند.

مکنایت افزود: این اشیا ده‌ها سال است که در آنجا باقی مانده‌اند. اگر همه آنها در سال ۱۹۹۰ پرتاب می‌شدند، احتمال برخورد یکی از آنها در سال ۲۰۲۳ حدود ۲۰ درصد بود. ما این احتمال را در ۲۷ ژانویه تقریبا تجربه کرده‌ایم. در چنین موقعیت‌هایی، فقط می‌توانید امیدوار باشید.

ماهواره‌ای که در نزدیکی اخیر شرکت داشت نیز متعلق به روسیه بود. این ماهواره موسوم به «کاسموس ۲۳۶۱»(Cosmos 2361)، یک ماهواره جاسوسی ۸۰۰ کیلوگرمی است که در سال ۱۹۹۸ با موشک زنیت پرتاب شد.

قطعات به‌جامانده از آزمایش موشک ضد ماهواره چینی

منطقه بدی که مراحل بزرگ‌تر اس‌ال-۱۶ در آن قرار دارند، در سال ۲۰۰۷ به محل وقوع یکی از بدترین رویدادهای زباله‌آفرین در تاریخ تبدیل شد. طی این رویداد، آزمایش موشک ضد ماهواره چینی، یکی از ماهواره‌های هواشناسی از کارافتاده این کشور را هدف قرار داد. موشک ضد ماهواره به فضاپیمای ۷۵۰ کیلوگرمی «فنگیون»(Fēngyún) اصابت کرد که با سرعت ۲۹ هزار کیلومتر در ساعت، در ارتفاع ۸۶۵ کیلومتری در حال چرخش بود و آن را به هزاران قطعه متلاشی کرد. این قطعات پس از برخورد، مانند توپ‌های روی میز بیلیارد در همه جهات پراکنده شدند و فضای نزدیک زمین را صدها مایل دورتر از مدار اصلی فنگیون آلوده کردند.

منطقه بدی که مراحل بزرگ‌تر اس‌ال-۱۶ در آن قرار دارند، در سال ۲۰۰۷ به محل وقوع یکی از بدترین رویدادهای زباله‌آفرین در تاریخ تبدیل شد.مکنایت گفت: برخی از این قطعات در ارتفاع ۱۷۰۰ کیلومتری و ۳۵۰ کیلومتری از سطح زمین شناسایی شده‌اند. کافی است بگوییم که بخش عمده‌ای از این زباله‌ها، در همان منطقه بد موشک‌های اس‌ال-۱۶ حرکت می‌کنند که هیچ راهی برای اجتناب از آن ندارند.

از ۳۵۰۰ قطعه زباله فنگیون که آن قدر بزرگ بودند تا توسط رادارهای زمینی در مدت کوتاهی پس از حادثه ردیابی شوند، ۲۸۰۰ قطعه هنوز کاملا خارج از کنترل در سراسر سیاره هستند و همه چیز را در مسیر خود تهدید می‌کنند.

مکنایت ادامه داد: بقایای این رویداد احتمالا مسئول حدود ۱۵ درصد از موارد نزدیکی به اشیای دیگر بوده‌اند که در سال گذشته رخ دادند. ما هر ۱۵ دقیقه، پیام‌های مربوط به قطعات ناشی از این برخورد را ارائه می‌کنیم.

وی افزود: لئولبز در سال ۲۰۲۲ به طور کلی ۴۰۰ هزار هشدار نزدیک شدن صادر کرد و و زمانی که زباله‌های فضایی در مسیر خیلی نزدیک به فضاپیما قرار داشتند، به اپراتورهای فضاپیما هشدار داد.

ماهواره‌های رصد زمین

ماهواره اروپایی و از بین رفته رصد زمین موسوم به «انویست»(Envisat)، در ارتفاع ۸۰۰ کیلومتری به دور سیاره ما می‌چرخد که زیر دو منطقه بد اصلی است. این ماهواره با توجه به اندازه بزرگ خود، جایگاه برجسته‌ای را در فهرست اجرام نگران‌کننده دارد.

انویست که در سال ۲۰۱۲ زودتر از موعد مقرر از بین رفت، با وزن حدود هشت تن، یکی از بزرگترین زباله‌های فضایی در مدار به شمار می‌رود و لکه ننگ بزرگی بر شهرت آژانس فضایی اروپا است که به خاطر پیشگامی در حوزه پایداری فضا، به خود افتخار می‌کند.

ماهواره «انویست»

ناسا نیز سهم خود را از زباله‌های فضایی دارد که بقایای ماهواره‌های از بین رفته رصد زمین هستند. این آژانس فضایی از دهه ۱۹۷۰ تاکنون، ۹ نسل از ماهواره‌های «لندست»(Landsat) خود را پرتاب کرده است که تنها دو نسل از آنها هنوز فعال هستند. ماهواره‌های لندست با وزن بین یک تا سه تن، در ارتفاعات بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ کیلومتر به دور زمین می‌چرخند. هیچ کدام از ماهواره‌هایی که پیشتر از کار افتاده بودند، در پایان عمر خود با موفقیت از مدار خارج نشدند.

ماهواره‌های لندست با وزن بین یک تا سه تن، در ارتفاعات بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ کیلومتر به دور زمین می‌چرخند.«اداره ملی جوی و اقیانوسی آمریکا»(NOAA) نیز سهم زیادی در به‌هم‌ریختگی فضا داشته است. این سازمان از دهه ۱۹۶۰، تعداد قابل توجهی از ماهواره‌های هواشناسی را پرتاب کرده است که در ارتفاعات بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ کیلومتر به دور زمین می‌چرخند. ۱۷ مورد از این ماهواره‌ها که هر کدام بین یک تا سه تن وزن دارند، اکنون از بین رفته‌اند اما با عبور از مناطق پرخطر به مسیر خود ادامه می‌دهند.

تلسکوپ فضایی هابل

«تلسکوپ فضایی هابل»(HST) ممکن است هنوز یک دهه یا بیشتر از عمر خود را در پیش داشته باشد اما این احتمال وجود دارد که پس از پایان ماموریت خود، به یک قطعه زباله دردسرساز تبدیل شود.

این ناظر کهنه‌کار جهان با وزن ۱۲.۴ تن، از هر دو مرحله موشک انویست و اس‌ال-۱۶ سنگین‌تر است. هابل در مداری نسبتا پایین، در حدود ۵۳۵ کیلومتر بالاتر از سطح زمین می‌چرخد. بنابراین، بازگشت آن به زمین احتمالا تنها چند سال زمان می‌برد اما به دلیل اندازه خود، بعید است که در طول ورود مجدد، به طور کامل در جو زمین بسوزد.

قطعات قابل ‌توجهی از بدنه سوخته تلسکوپ احتمالا روی سطح سیاره ما فرود می‌آیند و باعث آسیب رسیدن به هواپیماها یا انسان‌ها و زیرساخت‌های روی زمین می‌شوند. بنابراین، اپراتورهای هابل باید مطمئن شوند که تلسکوپ، سوخت کافی را برای پایین آمدن در پایان ماموریت و فرود ایمن در اقیانوس دارد.

ماهواره‌های بیش از اندازه

نظرات کارشناسان در مورد خطرات ناشی از شبکه‌های ماهواره‌ای مانند «استارلینک»(Starlink) اسپیس ایکس و شبکه ماهواره‌ای که توسط وان وب اداره می‌شود، تا حدودی متفاوت هستند. این شبکه‌های ماهواره‌ای باعث افزایش قابل توجه تعداد ماهواره‌های در حال گردش می‌شوند که در دهه گذشته شاهد پرتاب آنها بوده‌ایم و در سال‌های آینده نیز شاهد خواهیم بود.

بر اساس گزارش لئولبز، در ۵۰ سال نخست پس از پرتاب نخستین ماهواره جهان موسوم به «اسپوتنیک۱»(Sputnik 1) اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۷، ۱۰ هزار شیء فعال و غیرفعال در مدار پایین زمین جمع شده بودند. سپس، انقلاب فضایی جدید فرا رسید و در عرض تنها ۱۴ سال، این تعداد دو برابر شد. لئولبز گزارش داد که تا اواخر سال ۲۰۲۲، بیش از ۲۱ هزار شیء در این منطقه پراستفاده از فضا وجود داشتند.

«هیو لوئیس»(Hugh Lewis)، کارشناس زباله‌های فضایی و استاد فضانوردی «دانشگاه ساوتهمپتون»(Soton) انگلستان، در مصاحبه با اسپیس گفت: اسپیس ایکس، بزرگترین اپراتور ماهواره‌ای جهان با بیش از ۳۵۰۰ فضاپیمای فعال در مدار تا فوریه ۲۰۲۳، به دلیل نگرش خود در مدیریت خطر برخورد، شایسته تحسین است. سیستم جلوگیری از برخورد خودکار این شرکت به ماهواره‌ها امکان می‌دهد تا طی هر بار مانور، یک جرم در حال عبور را با احتمال برخورد یک در ۱۰۰ هزار ثبت ‌کنند. در مقایسه، ناسا فقط عبور اجرامی را ثبت می‌کند که احتمال برخورد آنها یک در ۱۰ هزار است.

لوئیس ادامه داد: در هر حال، با توجه به هدف اسپیس ایکس برای استقرار حداکثر ۴۲ هزار ماهواره استارلینک، یعنی بیش از ۱۰ برابر بیشتر از آنچه در حال حاضر در مدار است و با وجود سایر اپراتورهایی که برای ورود به بازار صف می‌کشند، حتی این احتمال کم نیز از نظر آماری، احتمال بالایی را برای تولید یک برخورد به مرور زمان دارد.

وی افزود: احتمال خطر باقیمانده، یک معضل بالقوه است زیرا تعداد برخوردهای نزدیک همچنان در حال افزایش هستند. با افزایش تعداد مانورهایی که ماهواره‌ها انجام می دهند، به رغم همه این تلاش‌ها باز هم احتمال دارد که درگیر یک برخورد شوند. با افزایش یافتن برخوردهای با احتمال کم، در مجموع احتمال بیشتری وجود دارد که یک برخورد رخ دهد.

مک داول خاطرنشان کرد که اگرچه اسپیس ایکس به تنهایی ممکن است بتواند شبکه استارلینک خود را با سطح بالایی از قابلیت اطمینان مدیریت کند اما زمانی که چندین شبکه ماهواره‌ای مشابه در یک منطقه مداری مشترک باشند، وضعیتی مشابه مدیریت ترافیک در یک شهر بزرگ پیش خواهد آمد.

مکداول اضافه کرد: پنج یا ۱۰ سال آینده ممکن است بین ۲۰ هزار تا ۱۰۰ هزار ماهواره در مدار داشته باشیم و من تردید دارم که بتوان چنین تعدادی را با خیال راحت اداره کرد. فقط کافی است یک شرکت، شماره اشتباهی را در پایگاه داده خود وارد کند و داده‌های بدی داشته باشد تا ناگهان همه محاسبات ایمنی دیگر معتبر نباشند و در نهایت یک برخورد پیش بیاید.

مطمئنا در سال‌های آینده، بیشتر درباره زباله‌های فضایی و برخورد ماهواره‌ها خواهیم شنید.