طبق تحقیقی که دانشگاه ساوثهامپتون انگلیس (University of Southampton) انجام داده است، محبوبیت روزافزون ماهواره‌های کوچک که باعث راه‌اندازی منظومه‌های ماهواره‌ای عظیمی متشکل از این نوع ماهواره‌ها در مدار پایینی زمین (leo) شده است، می‌تواند باعث افزایش شدید میزان زباله‌های فضایی ناشی از برخوردهای آنها با یکدیگر نیز بشود.
ماهواره‌های کوچکی همچون ماهواره‌های مکعبی دسترسی به فضا را برای همه‌ی کشورهای جهان آسان کرده‌اند. اما این فناوری که به خاطر قیمت ارزان و زمان آماده‌سازی اندک مورد ستایش همگان قرار گرفته، باعث ایجاد نگرانی‌هایی برای محققان شده است.
سازمان فضایی اروپا (ESA) یکی از قربانیان اخیر این مسئله بوده است. در آگوست سال گذشته یک تکه زباله‌ی فضایی 1 سانتیمتری ناشی از متلاشی شدن یکی از همین ماهواره‌ها موجب ایجاد یک سوراخ 40 سانتیمتری در پنل خورشیدی ماهواره‌ی سنجش از دور این سازمان با نام Sentinel-1A شد و خسارت شدیدی به آن وارد آورد.
هولگر کراگ (Holger Krag) مدیر دفتر زباله‌های فضایی ESA در اجلاس افتتاحیه‌ی هفتمین کنفرانس زباله‌های فضایی در دارمشتات آلمان در این مورد گفت: «این تصادف باعث ایجاد 7 قطعه‌ی دیگر شد که در حال حاضر توسط سیستم نظارت ردیابی می‌شوند.» وی افزود: «یکی از این قطعات اکنون به ماهواره‌ی Sentinel-1B که در همان مدار و با فاصله‌ی 180 درجه نسبت به Sentinel-1A فعالیت می‌کند، نزدیک شده و زنگ خطر را برای برخورد با آن به صدا درآورده است.»
مدار leo در حال اشباع شدن
با ارسال سالانه 100 تا 150 ماهواره‌ی مکعبی مدار leo به طور جدی در حال اشباع شدن است. این رویه طی 50 سال آینده باعث افزایش 50 درصدی برخوردهای این ماهواره‌ها با یکدیگر، ایجاد زباله‌های فضایی بیشتر، و تصادف‌های شدیدتری نسبت به اتفاقی که سال گذشته برای ماهواره‌ی سنتینل افتاد خواهد شد. ضمن اینکه به گفته‌ی کارشناسان، تعداد زباله‌هایی که اندازه‌ی بزرگتر از 10 سانتیمتر دارند 30 درصد افزایش خواهد یافت.
هیو لویس (Hugh Lewis) استاد هوافضای دانشگاه ساوثهامپتون در کنفرانس گفت: «در مورد زباله‌های فضایی دو روند وجود دارد که موجب نگرانی ما شده است، یکی پیاده‌سازی منظومه‌های ماهواره‌ای بزرگ همچون وان وب (OneWeb) و اسپیس ایکس (SpaceX) و دیگری افزایش تعداد ماهواره‌های کوچکی که به مدار leo ارسال می‌شوند.»
در یکی از تحقیق‌هایی که در این کنفرانس ارائه شد، لویس و همکارانش تاثیر یک منظومه متشکل از 1000 ماهواره را بر وضعیت فعلی زباله‌های فضایی، با توجه به متغیرهای مختلفی همچون از رده خارج کردن ماهواره پس از ماموریت، زمان ماموریت و فاصله‌ی زمانی پرتابها مطالعه کردند. آنها همچنین تاثیرات ماهواره‌های کوچک با نرخ پرتاب 270 عدد در سال را مورد بررسی قرار دادند.
تاثیر ماهواره‌های کوچک بیشتر از منظومه‌های ماهواره‌ای است!
این تیم تحقیقاتی به نتیجه‌ی جالبی دست یافتند: «پرتاب مدیریت نشده‌ی ماهواره‌های کوچک می‌تواند مشکلات بزرگتری را نسبت به منظومه‌های ماهواره‌ای سازمان یافته متشکل از ماهواره‌های بزرگتر در محیط مداری ایجاد کند.» لویس در این باره گفت: «مواردی وجود دارد که در منظومه‌های بزرگ میتوان آنها را رعایت کرد. برای مثال اپراتورها باید قوانین از رده خارج کردن ماهواره‌ها را رعایت کنند، زمان لازم برای از مدار خارج کردن ماهواره‌ها را به حداقل برسانند و یا اندازه‌ی منظومه را کاهش دهند.»
وی افزود: «مشکلی که در این زمینه با ماهواره‌های کوچک غیر منظومه‌ای به وجود می‌آید این است که نمی‌توان از اپراتور انتظار داشت که قوانین از رده خارج کردن ماهواره را رعایت کند.»
به هر حال، سناریویی که در این تحقیق برای منظومه‌های ماهواره‌ای در نظر گرفته شده نسبت به برنامه‌های شرکت‌های وان وب و اسپیس ایکس از پیچیدگی بسیار کمتری برخوردار است. شرکت وان‌وب که وعده‌ی ایجاد دسترسی به اینترنت پرسرعت در تمامی مناطق محروم جهان تا پایان دهه‌ی آینده را داده است، به تازگی برنامه‌ی خود را از 700 ماهواره به بیش از 2000 ماهواره گسترش داده است. ضمن اینکه اسپیس‌ایکس به دنبال ایجاد منظومه‌ای مشابه با بیش از 4500 ماهواره می‌باشد.
لویس افزود: «اگر بتوانیم در از رده خارج کردن ماهواره پس از ماموریت، موفقیتی 95 درصدی داشته باشیم و زمان این عملیات هم بسیار کوتاه باشد، تنها 26000 شیء جدید و حدود 40 تا 45 برخورد شدید باقی می‌ماند.»
وی گفت: «در حالتی که منظومه‌ی ماهواره‌ای وجود نداشته باشد این تعداد به 37 تا 38 برخورد می‌رسد بنابراین میتوان گفت که منظومه‌ها افزایش چندانی در برخوردهای شدید ایجاد نمی‌کنند؛ اگرچه کاهش نرخ موفقیت 95 درصدی عملیات مذکور می‌تواند تغییر این شرایط بشود. اگر تنها 60 درصد از ماهواره‌های یک منظومه با موفقیت از مدار خارج شوند تعداد برخوردهای فاجعه‌آمیز به 300 عدد و تعداد قطعات بزرگتر از 10 سانتیمتر به 100 هزار عدد افزایش پیدا خواهند کرد.»
قوانین بین‌المللی در حال حاضر ایجاب می‌کنند که ماهواره‌ها در مدت زمان 25 سال از مدار خارج شوند اما لویس اعتقاد دارد که این زمان خیلی بیشتر از حد لازم است. وی می‌گوید: «در مدل تحقیقاتی ما، ماهواره‌هایی که از مدار خارج شدن آنها 25 سال طول می‌کشد منشاء تعدادی از برخوردهای شدید می‌گردند.» شرکت وان وب که انتظار می‌رود برنامه‌اش را در سال آینده آغاز کند متعهد شده که ماهواره‌هایش را پس از اتمام ماموریت در یک بازه‌ی زمانی 5 ساله از مدار خارج کند.
برخوردهای غیرقابل پیش‌بینی!
طی 25 سال اخیر، تعداد اشیاء فضایی ردیابی شده که ابعادی بزرگتر از 10 سانتیمتر دارند از 8000 به 18000 افزایش یافته است. این در حالیست که تنها 7 درصد از این اشیاء ماهواره‌های فعال هستند. کراگ می‌گوید این میزان برابر با 7500 تن سخت‌افزار می‌باشد. وی افزود: «علاوه بر این، در حدود 750 هزار شیء معلق با ابعاد تقریبا 1 سانتیمتری در فضا معلق هستند، یعنی اندازه‌ی همان قطعه‌ای که به ماهواره‌ی سنتینل آسیب رساند. همچنین در حدود 150 میلیون قطعه‌ی با ابعاد 1 میلیمتری نیز در فضا شناورند!»
کراگ در این کنفرانس گفت که هرکدام از 10 ماهواره‌ی ESA که در مدار leo فعال هستند باید حداقل یک بار در سال مانوری را اجرا کنند تا از برخورد با زباله‌های ردیابی شده در امان بمانند. سال گذشته هیچ کس برخوردی را که برای ماهواره‌ی سنتینل به وجود آمد پیش‌بینی نکرده بود و اپراتورها تنها پس از برخورد و با کاهش ارتفاع و توان ماهواره متوجه این تصادف شدند.