زمین در محاصره زباله‌های فضایی

البته شاید بسیاری از مردم تصور کنند که زباله‌های فضایی به طور پراکنده در اطراف زمین سرگردان هستند، اما خبر غم‌انگیز این است که هم اکنون که این مطلب را می‌خوانید میلیون‌ها قطعه زباله‌های فضایی که بعضی از آنها با سرعت 30 هزار کیلومتر بر ساعت در حرکت‌اند زمین را به محاصره خود درآورده‌اند.

ده‌ها سال است که صدها هزار قطعه زباله فضایی، از پیچ و مهره گرفته تا دستکش و سایر قطعات بازمانده ماهواره‌ها و فضاپیماهای منهدم شده زمین را محاصره کرده‌اند به طوری که می‌توان به جرات گفت اطراف زمین دسته کمی از یک زباله‌دانی بزرگ ندارد.

البته در این زباله‌دانی خبری از پشه و مگس و بوهای متعفن نیست، با این حال خطری که آنها برای زمین و ساکنان آن دارند بسیار بیشتر از تهدید ناشی از پشه و مگس و بوهای نامطبوع است. این خطر زمانی به اوج خود می‌رسد که شمار قابل توجهی از این زباله‌ها این شانس را پیدا می‌کنند که وارد جو زمین شده و با سرعت بسیار بالایی، که در برخی موارد به حدود 30 هزار کیلومتر بر ساعت می‌رسد، راهی نقطه‌ای از زمین می‌شوند. حالا تصور کنید افرادی که در نقطه محل سقوط این زباله‌ها در حال زندگی هستند با چه تهدید بزرگی روبه‌رو می‌شوند و این در حالی است که خبر از بروز این حادثه قریب‌الوقوع ندارند، اما قسمت ناراحت‌کننده‌تر ماجرا این است افرادی که در تیررس برخورد این زباله‌ها قرار دارند عملا زمانی برای نجات جان خود ندارند.

زمانی که زباله‌های فضایی از جو زمین عبور می‌کنند در آستانه برخورد با زمین رفتار شهاب سنگ‌ها را دارند یعنی با نور درخشانی که ناشی از حرکت سریع آنهاست قسمتی از آسمان را همچون زمان وقوع رعد و برق روشن می‌کنند. در سال 1999 مطالعه‌ای در زمینه زباله‌های فضایی انجام شد که براساس برآوردهای صورت گرفته در آن حدود 2 میلیون تن زباله‌های متنوع فضایی در مدار پایین زمین در حال چرخش هستند. البته در چند سال گذشته و همزمان با گسترش فعالیت‌های فضایی کشورهای مختلف جهان بر حجم این زباله‌ها افزوده شده است. نکته‌ای که باید به آن توجه کرد خطراتی است که این زباله‌ها در خارج از زمین دارند. به جز تهدیداتی که برای ساکنان زمین مطرح شده است، این زباله‌ها می‌توانند عملکرد تلسکوپ‌های فضایی یا ماهواره‌ها را نیز مختل کنند. به عقیده دانشمندان برخورد تنها یک تکه زباله فضایی به ابعاد چند سانتی‌متر به یک ماهواره می‌تواند عملکرد آن را دچار اختلالات زیادی کند، اما این تازه آغاز یک ماجرای غم‌انگیز است. برخی از این زباله‌ها که ابعادی درحدود یک توپ بیسبال یا کمی بزرگ‌تر از آن دارند می‌توانند سلامتی فضانوردان را در حین انجام پیاده‌روی‌های فضایی یا حتی در حین حضور در شاتل‌های فضایی و ایستگاه فضایی بین‌المللی در معرض خطرات جدی قرار دهند. به عنوان مثال در این خصوص، برخورد تکه رنگ خشک‌شده‌ای از یکی از ماهواره‌های از کار افتاده در مدار زمین با بدنه شاتل موجب ایجاد شکافی در اندازه چند سانتی‌متر در یکی از پنجره‌های آن شده بود.

تنها تا ژوئن سال 2000 آژانس فضایی آمریکا از شمارش نزدیک به 9 هزار سیستم دست‌ساز انسانی غول پیکر در اطراف زمین خبر داده بود که البته در یک دهه اخیر شمار این قطعات به طرز قابل‌توجهی افزایش یافته است. از این تعداد حدود 2670 مورد ماهواره‌هایی هستند که یا به طور نیمه‌فعال یا از کارافتاده هستند. همچنین 90 مورد نیز کاوشگرهایی بوده‌اند که به خارج از مدار زمین پرتاب شده و متاسفانه بیش از 6 هزار قطعه نیز زباله‌های بزرگ فضایی هستند که زمین را در محاصره خود قرار داده‌اند. البته باید به این میزان انبوهی از زباله‌های فضایی خرد را نیز افزود که در سال‌های اخیر افزایش بیشتری پیدا کرده‌اند.

ماهواره‌ها و سیستم‌های فضایی همواره در معرض خطر برخورد با زباله‌های ریز و درشت فضایی قرار دارند. این کابوس همیشگی مهندسان و طراحان سیستم‌های فضایی است. دونالد کسلر که پیش از این در مرکز فضایی جانسون ناسا در تگزاس فعالیت داشته ازجمله پیشگامانی بوده که به بررسی این کابوس فضایی پرداخته است. به سال 1978 باز می‌گردیم. در آن زمان وی و همکارانش پیشنهادی را مطرح کردند مبنی بر این‌که همزمان با افزایش شمار ماهواره‌ها و سیستم‌های مختلف فضایی خطر برخورد آنها با یکدیگر نیز افزایش خواهد یافت که در جریان این تصادفات انبوهی از زباله‌های فضایی تولید می‌شود.

به عقیده وی در جریان این برخوردها بسیاری از ماهواره‌های فضایی از کار افتاده و به دلیل این‌که راهی برای خارج ساختن آنها از فضا وجود ندارد به حال خود رها می‌شوند. دقیقا از همین جاست که به تدریج محدودیت‌های خود ساخته‌ای برای بشر ایجاد می‌شود که نتیجه اصلی آنها مسدود شدن راه رسیدن فضا و عبور از مرزهای زمین است. اکنون به دهم فوریه سال 2009 می‌رویم. این روزی است که نمود بارزی از سندروم کسلر روی می‌دهد. در نخستین برخورد میان دو ماهواره در فضا، انبوهی از زباله‌های فضایی تولید می‌شود. در این حادثه یک فروند فضاپیمای باری روسیه با ماهواره‌ای موسوم به Iridium 33 آن هم با سرعت خیره کننده 42 هزار و یکصد کیلومتر بر ساعت برخورد می‌کند. به خوبی می‌توان نتیجه چنین تصادف هولناکی را متصور شد. در نتیجه این حادثه یکی از صفحات خورشیدی ماهواره منهدم شده و عملا کل سیستم ماهواره به یک تکه فلز شناور در فضا تبدیل می‌شود. این دو سیستم فضایی حدود 2 سال است که در فضا معلق هستند و جالب این‌که بر اساس برآوردهای شبکه نظارت فضایی ارتش آمریکا به محل انباشت بیش از 2 هزار تکه بی‌مصرف با ابعاد بیش از 10 سانتی‌متر تبدیل شده‌اند. البته پیش‌بینی می‌شود در نتیجه این حادثه صدها تکه کوچک‌تر نیز برجای مانده باشد که رصد آنها از زمین امکان‌پذیر نیست.

هینر کلینکار رئیس اداره زباله‌های فضایی آژانس فضایی اروپا می‌گوید: چنین زباله‌‌هایی بسیار خطرناک هستند و همواره باید نسبت به حضور آنها در فضا نگران بود. به گفته وی ماهواره‌هایی که با سرعت هزاران کیلومتر بر ساعت در حرکت هستند همواره در معرض برخوردهای هولناک فضایی با این زباله‌ها قرار دارند. برای روشن شدن هرچه بهتر شدت این برخوردها می‌توان گفت برخورد یک تکه زباله فضایی به اندازه یک سانتی‌متر با یک سیستم فضایی خسارتی معادل انفجار یک نارنجک دستی در کنار یک ماهواره یا سیستم‌های مشابه دارد.

بسیاری بر این باورند که زباله‌های فضایی عمدتا ناشی از ماهواره‌های از کارافتاده هستند. با این حال نباید سهم قابل توجه راکت‌های بالابرنده را نیز فراموش کرد. این راکت‌ها وظیفه دارند ماهواره‌ها و سایر سیستم‌های فضایی را برای فرار از جاذبه زمین همراهی کنند. با این حال پس از اتمام ماموریت از بدنه سیستم در حال فرار از زمین جدا شده و در فضای اطراف زمین معلق می‌مانند.

البته برخی از آنها نیز پس از چند روز با شدت بسیار زیاد با زمین برخورد می‌کنند و این دقیقا همان داستانی است که در حادثه اخیر برخورد قطعات جدا شده از کاوشگر چینی به روستایی در این کشور رقم خورده است.

در کنار ماهواره‌ها، راکت‌ها و برخوردهای میان سیستم‌های فضایی، فضانوردان نیز سابقه جالب توجهی در افزودن به زباله‌های معلق در مدار زمین دارند. به عنوان مثال در سال 1956 اد وایت نخستین فضانورد آمریکایی که در فضا پیاده‌روی کرد، دستکش خود را در فضا رها کرد تا از آن به عنوان یکی از نمونه‌های بارز زباله‌سازی فضانوردان در فضا یاد شود. در جریان یکی از پیاده‌روی‌های فضایی که در سال 2008 انجام شد، کیف ابزار یکی از فضانوردان از دست وی رها شد. این کیف برای همیشه در فضای اطراف زمین باقی می‌ماند تا زمانی که طرحی برای جمع‌آوری زباله‌های فضایی ارائه شود!

پس از آن‌که در سال 2000 برآورد شد حدود 9 هزار قطعه نسبتا بزرگ معلق در فضای اطراف زمین وجود دارد، شبکه نظارت فضایی ارتش آمریکا اطلاعاتی درخصوص 12 هزار قطعه زباله فضایی با ابعاد حداقل 10 سانتی‌متر منتشر کرد. برآورد می‌شود از صدها هزار تا میلیون‌ها قطعه زباله‌های فضایی در حد و اندازه یک سانتی‌متر وجود داشته باشد که اکثر آنها در مدارهای ناشناخته زمین شناور هستند. با پرتاب هر راکت فضایی بر شمار زباله‌های فضایی افزوده می‌شود و دانشمندان با اشاره به این روند درباره تبدیل شدن سندروم کسلر به واقعیتی عینی هشدار جدی می‌دهند.

اکنون و با توجه به افزایش روزمره زباله‌های فضایی این پرسش مطرح می‌شود که چه کاری برای مقابله با این روند می‌توان انجام داد؟ برای آغاز کار باید اقدامات پیشگیرانه‌ای برای جلوگیری از تولید بیشتر این قطعات انجام داد. یکی از ساده‌ترین راه‌ها در این خصوص اطمینان خاطر داشتن از این نکته است که قرار نیست بخشی از سیستم فضایی از آن جدا شود. نصب بسیار دقیق پوشش‌های حرارتی در بدنه خارجی سیستم‌های فضایی یکی از پیشنهادات ساده اما کاربردی است که کمیته بین‌المللی هماهنگی زباله‌های فضایی به آن اشاره دارد. گذشته از آن می‌توان با تهیه دستورالعمل‌های خاصی روند احیای فضای اطراف زمین و عاری ساختن آن از انبوه زباله‌های فضایی را آغاز کرد.

یکی از این دستورالعمل‌ها که به نظر عملی نیز می‌رسد وضع قوانینی برای بازگشت سیستم‌های فضایی به جو زمین و انهدام آنهاست. در این خصوص پیشنهادی مطرح شده است مبنی بر این‌که فضاپیماها و سیستم‌های فضایی که در مدار پایین زمین فعالیت دارند باید نهایتا در مدت 25 سال پس از پایان ماموریت‌شان به اتمسفر زمین منتقل شده و منهدم شوند تا به این ترتیب حداقل قطعات بی مصرف آنها در فضا باقی نماند. درخصوص ماهواره‌های ارتباطاتی که انتقال آنها به اتمسفر زمین وجود ندارد پیشنهاد شده است که اپراتورهای آنها از آخرین بخش‌های سوخت این سیستم‌ها برای انتقالشان به مدار گورستان زمین استفاده کنند، هرچند هنوز هم بسیاری از کارشناسان شناخته شده زباله‌های فضایی معتقدند به رغم وضع چنین راهکارهایی، به حال خود رها کردن بقایای سیستم‌های فضایی در مدار زمین سرنوشت نهایی بسیاری از ماموریت‌های فضایی است.

نگاهی به کشورهای پیشرو در عرصه اکتشافات فضایی نشان از تمایل شدید آنها برای توسعه برنامه‌ها و ماموریت‌هایشان دارد. در شرق آسیا، چین اکنون به رقیبی جدی برای آمریکا و روسیه تبدیل شده است. در کنار این کشور، کره جنوبی و ژاپن نیز با ارسال ماهواره و سیستم‌های اکتشافاتی به مدارات زمین سهم نسبتا چشمگیری در توسعه برنامه‌های فضایی جهان دارند. در اروپا نیز مهندسان آژانس فضانوردی این قاره ماموریت‌های مختلفی را برای ماه‌ها و سال‌های آینده آماده کرده‌اند و از همه خبرسازتر تحولاتی است که در ناسا در حال انجام است، جایی که سیستم حمل و نقل فضایی جایگزین شاتل‌ها در سال‌های آتی آماده به کار می‌شود. در این میان انبوهی از ماهواره‌ها و سیستم‌های اکتشافاتی نیز به بخش‌های مختلف منظومه شمسی پرتاب می‌شوند. تمامی این فعالیت‌ها با تولید و برجای ماندن انبوهی از زباله‌های فضایی همراه است.

به همین دلیل است که دانشمندان علوم فضایی آینده‌ای مملو از ابهام برای تلاش‌هایی در نظر گرفته‌اند که کاستن از حجم زباله‌های فضایی را هدف قرار داده‌اند.

در حقیقت می‌توان مدعی شد راهکارها و دستورالعمل‌هایی که برای کاستن از حجم این زباله‌ها وضع شده است کارایی چندان قابل توجهی ندارند. از این‌رو صاحب‌نظران علوم فضایی این انتقاد را مطرح می‌کنند که همپای تلاش‌هایی که برای توسعه اکتشافات فضایی صورت گرفته است، تلاش چندانی در زمینه کاستن از نگرانی‌های مربوط به زباله‌های فضایی به چشم نمی‌خورد.

مهدی پیرگزی

منابع: Space.com

Newscientist