زباله های فضایی اکنون به تهدیدی بزرگ برای ماهواره ها، فضاپیماها و حتی زمین تبدیل شده اند. بطوریکه ناسا اعلام کرده که شرایط در مدار زمین اضطراری است و باید به فکر چاره ای بود. در این مطلب به بررسی چگونگی نابودی زباله های فضایی توسط دانشمندان خواهیم پرداخت. با میهن پست همراه شوید.
زباله های فضایی از دستکش فضانوردان گرفته تا قطعات بازمانده از ماهواره ها و سفینه های فضایی اکنون معضلی بزرگ برای بشر هستند. طبق اعلام ناسا در حال حاضر 500 هزار زباله فضایی در مدار زمین قرار دارند و اگر بر حسب اتفاق یکی از آنها که دارای سرعتی معادل 29 هزار کیلومتر بر ساعت است به زمین برخورد کند صدمات جبران ناپذیری را بر جای خواهد گذاشت.
یکی از گامهای اولیه برای از بین بردن این زباله های فضایی این است که اپراتورهای فضایی، تجهیزات و وسایل فضایی را به درستی در فضا هدایت کنند تا از ایجاد زبالههای فضایی جلوگیری کنند. فرقی نمیکند که این وسایل فضایی، ماهواره بدون سرنشین باشد یا راکت همراه با انسان یا حتی ایستگاه فضایی بینالمللی. به هر حال به نظر میرسد که در آینده برخی پاکسازیهای فعال در ارتفاعات بالا انجام گیرد تا از وقوع خطرات احتمالی جلوگیری شود. به گفته بیل ایلور، محقق شرکت Aerospace، فرستادن تجهیزات و راکبهای فضایی کار راحتی است اما این خارج کردن آنهاست که کار را مشکل میکند.
این زباله های فضایی که گاهی برخی از آنها با سرعت 29 هزار کیلومتر در ساعت در مدار زمین در حال حرکت هستند، میتوانند صدها سال به حرکت خود ادامه دهند. با این حال، نرخ افزایش این زباله های فضایی در طی دهه گذشته، در مدار نزدیک به زمین بسیار بالاست. به طور مثال، در ژانویه سال 2007 دولت چین یک ماهواره کهنه هواشناسی را طی آزمایشی در فضا منهدم کرد و نتیجه آن ایجاد 2500 قطعه زباله جدید در فضا شد.
در فوریه دو سال بعد نیز یک ماهواره روسی 860 کیلویی با یک ماهواره مخابراتی 540 کیلویی برخورد کرد و نتیجه این برخورد سهمگین که در 790 کیلیومتری صربستان رخ داد، زبالههای فضاییای بود که تولید شدند و هماکنون نیز کره زمین را تهدید میکنند.
در گذر زمان، با افزایش ماهوارهها و برخورد بیشتر قطعات این زباله های فضایی رو به افزایش گذاشته و به بحران جدی تبدیل شده است. بر اساس اثری که اثر «سندروم کسلر» نامیده میشود، یک قطعه یک سانتیمتری زباله فضایی میتواند با قدرتی برابر با یک نارنجک دستی با ماهواره برخورد کند. هر برخورد موجب ایجاد قطعات بیشتری میشود و روند تولید زباله های فضایی به صورت «آبشاری» ادامه مییابد.
از آنجا که اکتشافات فضایی دولتها به مرور به بخش خصوصی سپره میشود، کسبوکار ردیابی وسایل فضایی و زبالهها نیز به امری تجاری تبدیل شده است. هماکنون شرکتهای متعددی وجود دارند که به دنبال یافتن راهی برای پاکسازی زبالههای فضایی هستند. در ادامه به معرفی و بررسی برخی دستاوردها که در زمینه از بین بردن زباله های فضایی مورد مطالعه قرار گرفتهاند، میپردازیم:
فضاپیمای برین: برین کرفت باریکترین فضاپیمایی است که تاکنون دیدهاید. ابعاد این فضاپیما حدود یک متر در یک متر است و فقط 100 گرم وزن دارد. ایده ساخت این فضاپیما از زمان کودکی به ذهن سیژفرید جانسون (Siegfried Janson)، دانشمند ارشد شرکت Aerospace، خطور کرده است. برین کرفت به دور اشیاء میگردد و نیروی کششی به آن وارد میکند تا از سرعت چرخش آن کم کند و آن را به اتمسفر زمین بفرستد. این فضاپیما اگر سوخت کافی داشته باشد، سپس شکار زباله دوم را شروع میکند. برین کرفت ماه گذشته توانست در رقابت «طرح کانسپتهای پیشرفته نوآورانه ناسا» برنده شود و جایزه 500 هزار دلاری آن را به خود اختصاص دهد. این فضاپیما از «کاپتون»، یک نوع فیلم پیشرفته ساخته شده است که در بسیاری از وسایل فضایی مورد استفاده قرار میگیرد. با این همه برین کرفت کمتر از نصف ضخامت یک تار موی انسان ضخامت دارد تا به قول سازندگانش، از یک بعد خلاص شوند. این فضاپیما مجهز به سلولهای خورشیدی بسیار ریز و نیروی محرکه مایع یونی است.
جیسون در مورد زباله های فضایی میگوید:
یکی از کابوسهای امروز دانشمندان این است که حجم زباله های فضایی ساعت به ساعت در حال افزایش است و تا 20 یا 30 سال آینده به یک معضل بزرگ تبدیل خواهد شد.
دانشمندان امیدوارند که با کمک این ورقهها، فضاپیمایی را در ابعاد یک قوطی 1/5 متری درست کنند. جیسون تخمین میزند که این فضاپیما میتواند بیش از 40 شیء در حال حرکت با سرعتی سریعتر از گلوله تفنگ را در فضا بگیرد و از لحاظ عملکردی مشکلی برایش رخ ندهد. گفتی است این وسیله کوچک و ظریف باید به قدری محکم باشد که بتواند در برابر اثرات تشعشات فضایی نیز مقاومت کند.
پاکبان مداری: شرکتی با نام Ad Astra Rocket که راکت پلاسما تولید میکند، قصد دارد سفرهای فضایی را آسانتر و سریعتر کند و هزینه تولید راکتهای فضایی را از نمونههای احتراق شیمیایی کاهش دهد. محصول این شرکت نوعی قایق یدککش خورشیدی- برقی است که راکتهای یک بار مصرف را با خود حمل میکند و انرژی مورد نیازش را از یک موتور پلاسما تامین میکند تا بتواند به راحتی در میان حجم انبوه زبالههای فضایی حرکت کند و مانور بدهد. چند سیستم هیدرولیک کوچک به این وسیله یدککش وصل شده است که آن را به سمت زباله های فضایی پرتاب میکنند. این سیستم هیدرولیک، به زباله های فضایی میچسبد و یا آنها را به زمین برمیگرداند یا بر فراز اقیانوس آرام جنوبی به صورت کنترلشده میسوزاند یا آنها را در یک مدار بالاتر قرار میدهد.
به گفته فرانکلین چانگ دیاز، فیزیکدان و مدیرعامل شرکت، آنها نوعی سیستم محرکه توسعه دادهاند که امکان جمعآوری زباله در چند مرتبه را فراهم میآورد و همین امر وجه تمایز «اوربیتال سوییپر» از سایر دستگاههای حذف زبالههای فضایی است. موتور پلاسما به این دستگاه امکان میدهد در یک ماموریت چندین عملیات پاکسازی را انجام دهد.
ایستگاه فضایی بینالمللی در سال ۲۰۱۴، پنج بار مجبور شده است برای جلوگیری از برخورد با زباله های فضایی به مانورهای تغییر مسیر متوسل شود. گاهی سرعت این زبالهها تا دو برابر سرعت معمول یعنی ۵۶ هزار کیلومتر در ساعت میرسد که این سرعت به معنی قدرت بسیار بالای این زبالهها در ایجاد آسیب و صدمه جدی در بدنه ماهوارهها و ایستگاه فضایی است.
ناسا در سال ۲۰۱۱ گزارش کرد که میزان این زباله های فضایی به نحو تصاعدی افزایش یافته و به مرز بحران رسیده است تا جایی که پروفسور ویتالی آدوشکین استاد آکادمی علوم روسیه، میگوید: « زباله های فضایی ، به خصوص زبالههای بهجا مانده از ماهوارههای نظامی، میتواند باعث تنش سیاسی و نظامی بین کشورهای حاضر در فضا شود. کشوری که مالک ماهواره آسیب دیده و تخریب شده است به زحمت بتواند عامل اصلی این برخورد را به سرعت شناسایی کند. این یک مساله سیاسی خطرناک است».
کایت JAXA: آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن حدود شش ماه پیش یک کمند ۷۰۰ متری را برای جمعآوری زباله های فضایی توسعه داد. این وسیله حاوی رشتههای آلومینیومی و سیمکشی فولادی با هدف کاستن از سرعت زبالهها و خارج کردن آنها از مدار است. این دستگاه با کمک یک شرکت سازنده تورهای ماهیگیری طراحی شده است. این سیستم که با نام مستعار KITE شناخته میشود، در اولین ماه میلادی در سال ۲۰۱۷ مورد آزمایش قرار گرفت و البته شکست خورد.
کمند این سیستم که طول آن به ۷۰۱ متر میرسد، به گونهای طراحی شده است که یک میدان مغناطیسی ایجاد و زباله های فضایی را جذب میکند. سپس آنها را به خارج از مدار سوق میدهد و وارد اتمسفر میکند تا در نهایت تخریب شوند.
پاکبان فضایی- ماهواره زنجیری: ماهوارهها هیچ وقت نمیتوانند برای جمعآوری زباله های فضایی مورد استفاده قرار گیرند زیرا آنقدر ساخت و سوخت آنها پرهزینه است که اصلا استفاده از آنها برای این کار نمیارزد. بر همین اساس، محققان دانشگاه A & M تگزاس با در نظر گرفتن این مشکل، طرح پاکبان فضاییای را ارایه کردند که قادر است از خود زبالههای فضایی به عنوان منبع انرژی استفاده کند.
این فضاپیما زباله های فضایی را جذب میکند و با بهره گرفتن از قانون عمل و عکسالعمل، زباله را به سمتی پرتاب میکند که نیروی لازم برای حرکت به سوی هدف بعدیاش را تامین کند. این فضاپیما با کمک نگهدارندههایی که در انتهای دو بازوی متحرک آن قرار دارد، زبالهها را به بهترین زمان و مناسبترین مسیر هدایت میکند.