ناسا قصد دارد در سال ۲۰۳۱ ایستگاه فضایی بین‌المللی را از مدار خود خارج نماید تا پس از ورود به جو زمین در اقیانوس سقوط کند، اما آیا گران‌قیمت‌ترین ساخته دست بشر نمی‌تواند سرنوشت دیگری داشته باشد؟ در ادامه نگاهی خواهیم داشت به روش‌هایی که ممکن است دست‌اندرکاران ناسا بتوانند با اتکا به آن‌ها، ایستگاه فضایی بین‌المللی را سالم به زمین برگردانند. موقعیت زنده ایستگاه فضایی بین‌المللی را در لحظه مشاهده کنید.
ایستگاه فضایی بین‌المللی از بیست سال پیش در مدار لئو و در فاصله ۴۰۰ کیلومتری به دور زمین می‌چرخد. این سازه غول‌پیکر با سرعت بیش از ۷ کیلومتر بر ثانیه حرکت کرده و در هر ۹۰ دقیقه یک بار به دور زمین گردش می‌کند؛ یعنی ایستگاه فضایی از زمان پرتاب به فضا حدود ۱۰۰ هزار بار چرخش به دور زمین داشته است. اگر شما در روی زمین در زمان و مکان درستی قرار داشته باشید به راحتی با چشم غیرمسلح می‌توانید حرکت آن را در آسمان شب ببینید.
آیا نمی‌توان ایستگاه فضایی را در مدار رها کرد؟
ایستگاه فضایی بین‌المللی به منظور گردش در مدار خود به نیروی پیشران برای تصحیح جهت حرکت نیاز دارد. این ایستگاه بدون دخالت گاه‌و‌بی‌گاه موتورها به آرامی از مدار خود خارج شده و به سمت زمین سقوط خواهد کرد. اگر این سازه به صورت هدایت‌شده از مدار خارج شود، می‌تواند به شکلی ایمن روی زمین سقوط کند. در نتیجه روی یک منطقه خالی از سکنه مثل یکی از اقیانوس‌های زمین می‌افتد نه مناطق مسکونی.
وقتی یک ماهواره یا هر جسم دیگری مانند ایستگاه فضایی در مدار کم ارتفاع قرار گیرد، علاوه بر نیروی گرانش، نیروی دیگری ناشی از برهم‌کنش جسم با اتمسفر زمین بر آن اثر می‌گذارد. زمانی که یک جسم با سرعت زیاد در مدار خود حول زمین حرکت می‌کند، با مولکول‌های هوا برخورد دارد؛ این امر باعث تولید نیروی مخالفِ جهت حرکت جسم به نام نیروی پسار (Drag) می‌شود. نیروی پسار آن‌قدر از سرعت ایستگاه فضایی می‌کاهد تا این که به طور کامل به داخل جو کشیده شود.
به طور کلی اجسامی که در مدارهای پایین به دور زمین می‌چرخند، پس از مدتی به درون اتمسفر زمین کشیده شده و در نهایت در آن سقوط می‌کنند. ایستگاه فضایی بین‌المللی هیچ موتور مستقلی ندارد و برای بازیابی سرعت از دست‌رفته به کمک نیروی پیشرانش یک فضاپیمای دیگر نیاز دارد. ابتدا فضاپیمای پشتیبان به ایستگاه متصل می‌شود و سپس موتورهای خود را روشن می‌کند تا در جهت مناسب به آن سرعت دهد.
بعد از ورود ایستگاه فضایی به جو زمین چه اتفاقی می‌افتد؟
با توجه به اندازه بسیار بزرگ ایستگاه فضایی بین‌المللی این احتمال وجود دارد که حداقل بخشی از آن به صورت جسم جامد به زمین برخورد کند.
دمای هر جسمی که داخل جو به سمت زمین سقوط می‌کند به شدت بالا می‌رود. مدارگرد‌ها هنگام سقوط در جو به دلیل برخورد با مولکول‌های موجود در اتمسفر، هوایی را که مقابل قسمت جلوی خود قرار دارد، فشرده می‌کنند. بخشی از این هوا که در جلوی جسم در حال سقوط است، به اطراف و بخش بزرگ‌تری از آن فقط به سمت جلو رانده می‌شود. متعاقبا رانده شدن هوا به سمت جلو موجب برخورد با لایه‌های دیگر هوا و افزایش فشار آن می‌گردد.
این امر نیز به نوبه خود منجر به افزایش مقاومت هوا در مقابل سقوط جسم می‌شود. هرچه میزان هوای موجود در یک فضای مشخص افزایش یابد، دمای آن بالاتر می‌رود. در نتیجه هوای فشرده‌شده در جلوی جسم در حال سقوط داغ می‌شود که این امر افزایش دمای جسم و ذوب شدن آن را در پی دارد.
برخی از فضاپیماها دارای سپر حرارتی هستند که مانند عایق عمل کرده و جلوی انتقال حرارت به دیگر قسمت‌های فضاپیما را می‌گیرند. ایستگاه فضایی بین‌المللی فاقد سپر حرارتی است و حداقل بخشی از آن هنگام ورود مجدد به زمین سوخته و بخار خواهد شد. با این حال بخشی از تکه‌های باقی‌مانده از آن به زمین برخورد خواهد کرد.
آیا می‌توان ایستگاه فضایی را به شکل دیگری به زمین بازگرداند؟
بین ورود مجدد به جو و سقوط در آن تفاوت زیادی وجود دارد. شما می‌توانید یک جسم را تا ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری بالا ببرید، سپس از حالت سکون رها کنید تا به سمت زمین سقوط کند، اما مدارگردهایی مانند ایستگاه فضایی دارای سرعت اولیه بالایی هستند. اگر یک جسم را با سرعت صفر از چنین ارتفاعی رها کنید، طی سقوط آزاد رفته رفته به سرعتش اضافه شده و به مرور داغ می‌شود، اما دمای آن به هیچ وجه با حالتی که با سرعت اولیه ۲۷ هزار کیلومتر بر ساعت به سمت زمین شروع به سقوط می‌کند، قابل مقایسه نیست.
برخی افراد برای حل مشکل سوختن ایستگاه فضایی بین‌المللی در زمان ورود به جو زمین، چنین راه‌حلی پیشنهاد می‌دهند: «می‌توان از حامل‌های فضایی برای کاهش سرعت ایستگاه فضایی و ساکن کردن آن در مدار استفاده کرد و سپس آن را به سمت زمین هل داد تا سقوط آزاد داشته باشد.» اما برای این که یک فضاپیما برای ورود مجدد به جو زمین از موتورهای خود استفاده کند، به سوخت زیادی نیاز است. صرف نظر از هزینه زیاد آن، حمل‌و‌نقل این حجم از سوخت، چالش‌های فنی و ایمنی زیادی به همراه دارد.
اولین موزه فضایی!
راه حل دیگر برای بازگرداندن سالم ایستگاه فضایی به زمین این است که می‌توان آن را به مدارهای بالایی انتقال داد؛ جایی که اساسا هیچ هوایی وجود ندارد و ایستگاه فضایی بدون هیچ نیروی پسار مزاحمی می‌تواند در مدار ثابت خود به دور زمین بگردد تا به یک موزه فضایی تبدیل شود! اما مشکل اینجاست که برای انجام چنین کاری نیز به انرژی زیاد و حامل‌های فضایی بزرگی نیاز است. از طرف دیگر این زباله فضایی غول‌پیکر در مدارهای بالایی زمین برای ماهواره‌ها و دیگر فضاپیماها خطر ایجاد می‌کند.
با این حال هنگامی که سفرهای فضایی تجاری یا همان توریسم فضایی رونق گرفت، می‌توان هزینه‌های نگه‌داری ایستگاه فضایی را تامین کرد. بنابراین شاید ایستگاه فضایی بین‌المللی به اولین موزه فضایی تبدیل شود؛ موزه‌ای که در آن به جای قدم زدن شناور می‌شوید!