فضا و مدار زمین به شدت تحت تاثیر بیش از ۱۳۰ میلیون تکه زباله فضایی موجود است که چالشهای زیادی برای فعالیتهای آینده در فضا به وجود میآورد و هزینههای عملیات در فضا را افزایش میدهد. به ویژه، با بیش از ۱۳ هزار ماهواره که با سرعتی نزدیک به ۱۰ کیلومتر در ثانیه در حال حرکت هستند، خطر برخوردها در حال افزایش است؛ بنابراین، بایستی به مدیریت و کاهش زبالههای فضایی توجه بیشتری شود.
این رشد سریع فناوری فضایی، گرچه پیشرفتی چشمگیر محسوب میشود، اما نگرانیهایی جدی به دنبال دارد. یکی از بزرگترین تهدیدها پدیدهای است به نام سندروم کسلر (Kessler Syndrome) که اولین بار در دهه ۱۹۷۰ توسط دان کسلر (Don Kessler)، اخترفیزیکدان آمریکایی، معرفی شد.
سندروم کسلر چیست؟
در پدیده سندروم کسلر، مقدار زبالههای فضایی در مدار زمین به حدی میرسد که هر برخورد باعث ایجاد روندی زنجیرهوار در تولید بیشتر زبالهها میشود و مدار زمین عملا غیرقابل استفاده میشود؛ این موضوع میتواند تهدیدات جدی برای فعالیتهای فضایی، سامانههای ارتباطی و حتی زندگی روزمره زمین را به دنبال داشته باشد؛ برخی دانشمندان بر این باورند که این پدیده ممکن است در حال حاضر در حال اتفاق افتادن باشد.
با توجه به تحقیقات انجام شده، اگر چرخه زبالههای فضایی کنترل نشود، مدار زمین امکان دارد آنقدر آلوده شود که دیگر نتوان از آن برای پرتاب ماهوارههای جدید، ماموریتهای فضایی و ایستگاههای فضایی استفاده کرد؛ این تهدید نه تنها آینده اکتشافات فضایی را به خطر میاندازد، بلکه بر روی سامانههای حیاتی زمین، از جمله ارتباطات، ناوبری و پیشبینی آب و هوا نیز تاثیر مستقیم خواهد داشت.
وضعیت فعلی مدار پایین زمین
مدار زمین، به ویژه مدار پایین زمین یا لئو (Low Earth Orbit به اختصار LEO)، به یکی از شلوغترین مناطق فضا تبدیل شده که طبق آخرین آمارها:
- بیش از ۱۰ هزار ماهواره فعال و ۳ هزار ماهواره غیرعملیاتی در مدار زمین قرار دارند.
- میلیونها قطعه ریز و درشت زباله فضایی از تجهیزات شکسته، پیچها و حتی رنگهای جدا شده در فضا شناورند.
- تنها در سال ۲۰۲۲، بیش از ۲ هزار ماهواره جدید به فضا پرتاب شدند.
یکی از عوامل اصلی این افزایش به پروژههایی مانند استارلینک (Starlink) شرکت اسپیسایکس برمیگردد که تاکنون بیش از ۶۸۰۰ ماهواره برای ایجاد شبکههای اینترنتی به مدار زمین ارسال کرده است.
به گفته موریبا جاه (Moriba Jah)، از دانشگاه تگزاس (University of Texas) آمریکا، در گذشته، یک پرتاب در ماه رخ میداد، اما امروزه به طور میانگین هر هفته بیش از ۱۲ ماهواره به فضا فرستاده میشوند؛ این روند سریع، باعث شده که دانشمندان نسبت به پیامدهای ناخواسته این رشد هشدار دهند.
سرعت و قدرت تخریب زبالههای فضایی
خطر زبالههای فضایی زمانی بیشتر نمایان میشود که به سرعت حرکت آنها توجه کنیم؛ این اشیا با سرعتی در حدود ۱۰ کیلومتر در ثانیه حرکت میکنند که میتواند آسیبهای جدی به ماهوارهها و فضاپیماها وارد کند.
- یک تکه رنگ به اندازه ۱ سانتیمتر میتواند همان نیروی تخریبی را داشته باشد که یک جسم ۲۵۰ کیلوگرمی روی زمین با سرعت ۹۷ کیلومتر در ساعت ایجاد میکند.
- برخورد با چنین قطعاتی میتواند تجهیزات حساس را نابود کرده و حتی جان فضانوردان را در ایستگاههای فضایی به خطر بیندازد.
علاوه بر خطرات جانی، این برخوردها میتوانند به شبکههای مخابراتی و سامانههای ناوبری آسیب بزنند و حتی منجر به قطع خدمات حیاتی مانند اینترنت، پیشبینی وضعیت آب و هوا و ارتباطات بینالمللی شوند.
راهکارهای پیشنهادی برای مقابله با بحران
دانشمندان و مهندسان فضایی برای مقابله با این بحران، ایدههایی نوآورانه پیشنهاد دادهاند:
الف) فناوریهای بازیافتی و اقتصاد فضایی چرخشی
صنعت فضایی باید به طراحی ماهوارههای بازیافتی و قابل استفاده مجدد روی آورد تا بعد از پایان ماموریت خود به طور ایمن بازیابی یا برگردانده شوند و به زباله تبدیل نشوند؛ این موضوع به طور فزآیندهای به عنوان یک رویکرد پایدار برای کاهش زبالههای فضایی و حفظ محیطزیست در فعالیتهای فضایی مورد بحث قرار گرفته است.
ب) ماهوارههای زیستتخریبپذیر (Biodegradable)
ماهوارههای چوبی که توسط دانشگاه کیوتو (Kyoto University) ژاپن توسعه یافتهاند، میتوانند به کاهش زبالههای فضایی کمک کنند. پس از پایان ماموریت، این ماهوارهها به طور طبیعی تجزیه میشوند و به محیط فضایی آسیب نمیزنند؛ این پروژهها به ویژه در شرایطی که زبالههای فضایی در حال افزایش هستند، میتوانند راهحلی موثر ارائه دهند.
ج) پاکسازی مدار از زبالههای قدیمی
برنامههایی مانند پروژه آژانس فضایی اروپا (ESA) شامل طراحی رباتهایی برای جمعآوری زبالههای سرگردان در مدار زمین میتواند بقایای تجهیزات معلق را جذب کرده و آنها را بهطور ایمن به جو زمین بازگرداند تا بسوزند.
د) قوانین بینالمللی برای کنترل پرتابها
برای مدیریت این بحران، دانشمندان خواستار قوانین بینالمللی سختتری هستند تا تعداد پرتابها را کنترل شوند و تجهیزات سازگار با محیطزیست بیشتری طراحی شود. همکاری جهانی برای اجرای این قوانین میتواند نقش مهمی در کاهش زبالهها ایفا کند.
آیندهای نامعلوم، اما امیدبخش
سندروم کسلر یک تهدید جدی برای ماموریتهای فضایی آینده و همچنین برای ارتباطات جهانی، ناوبری و ایمنی فضانوردان به شمار میرود؛ با این حال، پیشرفتهای فناورانه در طراحی تجهیزات پایدار و برنامههای پاکسازی زبالههای فضایی همچنان امیدها برای کنترل این بحران را زنده نگهداشته، اما همچنان فناوری کافی برای پیشگیری از این خطرات وجود ندارد.
برای مقابله با این تهدید، به تلاشهای هماهنگ جهانی، قوانین بینالمللی محکم و پیشرفت مداوم در فناوری نیاز داریم. تنها از این طریق میتوان مدار زمین را به فضایی امن برای نسلهای آینده تبدیل کرد.