العلم

مخلّفاتُ الفضاء أعظم مشكلةٍ لا نستطيعُ رؤيَتها

  • ترجمة: زياد الحازمي
  • تحرير: سهام سايح

في الرابع من أكتوبر من عام 1957، قام الاتحاد السوفييتي بإطلاق قمره الصناعي سبوتنك 1 للمدار الأرضي، وبينما كان منظره الكروي غير مفزعٍ للناظرين (بوزن 83.5 كغ وبعرض 58 سم) فإنّ صدى صوت الإشارة المنبعثة منه والذي كان مسموعًا في أرجاء الولايات المتحدة اعتُبِرَ تهديدًا كبيرًا.

وكما اتضح لاحقًا، فإنّ صوت الإشارة الصغير ذاك أشعل سباق الفضاء وتمكّن من الدفع بالبلدين لبذل أقصى جهودهم في الابتكار والمقدرة التقنيّة في محاولة للمُضيّ في طريقٍ لا نهاية له.

الرابع من أكتوبر، 1957 كان أيضًا ذات اليوم الذي رأى فيه مراقبو النجوم جسمًا ضئيلاً مشعًّا يدور حول الأرض بسرعة 28 ألف كم/س، ظن الكثيرون حينها أنّهم كانوا ينظرون إلى قمر سبوتنك 1، لكنهم في الواقع كانوا يرون الجزء الصاروخي المنفصل والمسؤول عن دفع سبوتنك 1 للفضاء، وبينما كان حجم سبوتنك 1 ذاته مقاربًا لحجم كرةٍ شاطئية، كان طول الجزء الصاروخي 26 مترا مغطىً بألواح عاكسة، وبسبب هذا الحجم ومظهره العاكس كان هو الجزء الذي بإمكان البشر رؤيته من الأرض.

 

إذن لماذا نحن نتحدث عن إطلاق قمر سبوتنك 1 الصناعي وصاروخه وما هي أهميته؟

أولاً إنّ اكتشاف وتطور وتقدّم تقنية جديدة كإطلاق سبوتنك 1 قادنا إلى العصر التقني الجديد الذي ننعمُ به الآن، لكن بالإضافة إلى ذلك، وهو ما يهمنا هنا: الجزء الصاروخي المنفصل عنه كان رسميًا أول قطعة مخلّفات تسبحُ في الفضائي الخارجي بعد عملية إطلاق.

كان الرابع من أكتوبر هو اليوم الذي دخلنا فيه إلى عالم الفضاء، ولكن وللأسف كان أيضًا اليوم الذي بدأنا فيه برمي مخلّفاتنا هناك.

منذ ذلك الحين تم إطلاق 8593 مركبة فضائية من قِبَل دولٍ مختلفة: روسيا والولايات المتحدة وأوروبا والصين واليابان والهند  والبرازيل وأمريكا الجنوبية وغيرها، لكن عندما تستوعب أنّ كل واحدٍ من هذه المركبات ترك وراءه بعض الأنقاض، حينها ستبدأ في إدراك المشكلة الحاصلة.

 

ما هي المخلّفات الفضائية؟

طبقًا لوكالة ناسا فإنّ المصطلح “مخلفات فضائية” حقيقةً يشمل كلاً من الأجسام الطبيعية (كمخلّفات الشهب التي تسبحُ حول الشمس) والأجسام الصناعية (وهي ما صُنِع بيد البشر ويسبحُ حول الأرض).

وتعرفّ ناسا و IADC (لجنة تنسيق مخلّفات الفضاء المشتركة بين الوكالات) المخلّفات أو النفايات الفضائية بأنّها أي جسم صنعهُ البشر يسبحُ حول الأرض ولم يعد له هدفُ أو وظيفة محددة.

وهنا لدينا أربعة حقائق وأمثلة أيضًا تخصّ المخلّفات الفضائية:

  1. الأقمار الصناعية التي لا تعمل: في كل عام يتم إطلاق المئات من الأقمار الصناعية للفضاء من قِبل شركات الهاتف الخلوي والتلفاز ونظام تحديد المواقع (GPS) وشركات الاتصالات الكبرى، وبالإضافة لتلك الأقمار الصناعية القديمة والتي لم تعد تعمل هناك أيضًا تلك الأقمار الأخرى التي تستخدم لمراقبة كل شيء كالطقس والغازات الدفيئة في الغلاف الجوي وصولاً لتلك التي تسبحُ بعيدًا عن الأرض لتراقب النجوم، وبغض النظر عن هدف كلٍّ منها فإن هذه الأقمار تتآكل وتتعطل مع مرور الزمن تمامًا مثل الآلات التي نملكها على الأرض.
  2. أجزاء إطلاق الصاروخ المهملة: مكوكات الفضاء الحديثة هي عبارة عن مجموعة من الأجزاء المنفصلة المركبة فوق بعضها البعض، عندما تنطلق المركبة الفضائية فإنّ الأمر عادةً يتطلب أكثر من صاروخٍ واحد ليُدفَع بالمركبة للفضاء، يتم إطلاق الصواريخ على مراحل وفي المراحل الأخيرة تنفصل قطعٌ من المركبة الفضائية والتي تعلقُ بسهولة في مدارٍ حول الأرض لتبقى سابحةً هناك. (ملاحظة: مخلّفات المراحل الأخيرة تعتبر غالبًا من أكبر ما يمكن أن تخلّفه مركبة ما، تذكرون الجزء المنفصل من سبوتنك 1؟)
  3. الصاروخ ذو الوقود الصلب: بعض المكوكات الفضائية تستخدم الوقود الصلب للدفع نظرًا لأن هذا النوع من الوقود بإمكانه البقاء في الخزان لفترات أطول إضافةً لكونه فعّالاً في عمليات الإطلاق القصيرة، ومثل المراحل الأخيرة فحاويات هذا الوقود تنفصل وتُترك لتسبح في المدار الأرضي.
  4. بقع الطلاء الصغيرة: تتواجد الملايين من بقع الطلاء الصغيرة في مدارات كوكبنا، إمّا بسبب الحرارة الشديدة عند مغادرة الغلاف الجوي أو الاصطدام بالجسيمات الأخرى المتواجدة في الفضاء، مما يزيل بقع الطلاء التي على أسطح المركبات والأقمار الصناعية.

 

رؤية المخلّفات الفضائية

عندما ننظر إلى صورة مذهلة للأرض من الفضاء فإنّنا لا نرى تلك المهملات المحيطة بكوكبنا، وذلك راجعٌ لاختلاف الحجم، فالأرض قطرها 12,700 كم بينما تلك المخلفات صغيرةٌ جدًا بالمقارنة، بالإضافة لسرعتها الفائقة التي تدور بها حول الأرض.

 

كيف تسبب المخلّفات الفضائية مشاكلاً في الفضاء؟

لنلقي نظرةً سريعة على مقدار سرعةِ المخلّفات الفضائية:

تسبحٌ هذه المخلّفات حول الأرض بسرعةٍ تصل لـ28,000 كم/س، وهذه السرعة يصعُبُ تصوّرها مهما نسج الإنسان خياله، ولكن لنحاول تقريب الصورة حتى يتّضح خطر الحطام الفضائي: 28,000 كم/س هي تقريبًا سبعة أضعاف سرعة الطلقة النارية (العيار الناري يسير بسرعة 2,700 كم/س تقريبًا)، واصطدام المخلفات بجسم ما وهي تسير بهذه السرعة سيسبب تلفًا كبيرًا لما يُصطدم به.

ولنجعل الأمر أسوء، فإنّ الحطام في الفضاء لن يصطدم بجسمٍ ثابت، فطبقًا لوكالة ناسا فإنّ متوسط سرعة الاصطدام لقطعة حطامٍ تسبحُ في الفضاء متجهةً لجسمٍ متحركٍ آخر هي 36,000 كم/س وهذه السرعة هي 13 ضعف سرعة الرصاصة.

تشير ناسا أيضًا أن اصطدام قطعةٍ من المخلَّفات الفضائية بحجم 16 سم مكعب بك وهي تسير بسرعة 10,000 متر/ثانية (36,000 كم/س) مشابهٌ لاصطدام كرة بولنج بك بسرعة 482 كم/س!!.

1- رواد الفضاء في خطر

مخلَّفات الفضاء تجعل رواد الفضاءِ في خطرٍ محدق عند سيرهم في الفضاء، تعرّف ناسا السير في الفضاء بأنّه: تواجد رائد الفضاء خارج مركبته أثناء وجوده في الفضاء.

ما حجم الخطر هنا؟

إضافةً للملايين من قطع الحطام الضئيلةِ التي لا يمكنُ تعقّبها فإن هناك حوالي 500,000 قطعة أخرى بحجم كرةٍ صغيرةٍ أو أكبر بقليل (قطر 1 سم)، والأخطر من ذلك تلك الـ20,000 قطعة التي تدور حول الأرض ويقارب حجمها حجم الكرة اللينة (Softball) وهي تقريبًا بحجم 9 سم.

صحيحٌ أنّ بدلة رائد الفضاء صٌمّمت لتبقيه بسلامٍ في ظلّ الظروف القاسية، لكنها ليست قادرةً على حمايته إذا اصطدم به شيءٌ قطره أكبر من 1 سم، حمايته الوحيدة من مثل هذه الأجسام هي بدروع ويبل التي على متن محطة الفضاء الدولية، درع ويبل هو درعٌ متعددُ الطبقات صُمّم ليخفّف أثر اصطدام الأجسام حينما تمر عبر تلك الطبقات المتعددة.

أما من أجل الحماية ضد الأجسامِ الأكبر من ذلك فالدروع يجب أن تكون أكبر، مما يعني زيادة الثقل والذي يؤدي لصعوبات في الإطلاق، وهذا أحد الأسباب أن دروع محطة الفضاء الدولية لا تستطيع حمايتها من كل شيء، وبما أن المحطة لا تستطيع حماية نفسها أو حماية روادها فيجدر بها أن تتنحى عن طريقِ هذه المخلّفات!

2- أحيانًا يجب على محطة الفضاء الدولية أن تتمكَّن من المراوغة!

بفضل عالم الأفلام والسينما فإن فكرة تحريك شيءٍ ما في الفضاء تبدو شيئًا سهلاً، في الحقيقة إنّ تغيير موضع جسمٍ بحجم محطة الفضاء والتي بحجم ملعب كرة قدم تقريبًا، يتطلب أيامًا لِيتِمّ، وفي عام 2014 تحتّم على محطة الفضاء الدولية تجنّب الاصطدام بالمخلفات الفضائية ثلاث مراتٍ!

ملاحظة: تذكّر أنّ محطة الفضاء الدولية هي ملجأ مؤقت لرواد فضاءٍ يعيشون على متنها، وهذه الاصطدامات قد تتسبّب في عواقب مميتة، وقد مرّت المحطة بمواقف حيث لم يكن بالإمكان تفادي الاصطدام، فيذهبُ الروّاد على متنها إلى ملجأ الطوارئ منتظرين لحظة الاصطدام آملين مرورها بسلام.

3- تحطّم الأقمار الصناعية

في حال تصادم أحد الأقمار الصناعية الكبرى ببعض المخلفات في الفضاء فمن المتحمل أن تحدث أضرارٌ كبيرة ومدمّرة، وفرص حدوث مثل هذا ليست ببعيدة وفقًا لمتلازمة كيسلر.

 

كيف تسبب المخلّفات الفضائية مشاكلاً على الأرض؟

عرضَ عالم وكالة ناسا دونالد كيسلر فكرة متلازمة كيسلر أو تأثير كيسلر في عام 1978 على أنّها سيناريو حيث “تكون الكثافة في المدار الأرضي المنخفض مرتفعةً بشكلٍ كافٍ لأي تصادم أن يسبب تسلسلاً حيث يولّد كل تصادمٍ المزيد من المخلفات مما يزيد من احتمالية حدوث تصادمات أخرى”.

دعونا نقوم ببعض عمليات الجمع الأساسية مستخدمين سيناريو كيسلر:

إنّ إرشادات IADC للتخفيف من مخلفات الفضاء تعرّف المدار الأرضي المنخفض “أنه المدار المحيط بالأرض بارتفاع 2000 كم أو أقل وبفترة مدارية ما بين 84 و127 دقيقة” بالإضافة إلى أن معظم مخلَّفات الفضاء تقع في هذا المدار المنخفض حيث تصطدم ببعضها البعض منتجةً المزيدَ من المخلّفات والتي بدورها أيضًا تتصادمُ مخلّفةً نفس النتائج.

بمعنى أنّ مخلّفات الفضاء تُنتج المزيد من مخلّفات الفضاء.

من المهم أيضًا معرفةُ أنّ المدارات المعتادة للمركبات المأهولة وغير المأهولة تقع ضمن حدود المدار الأرضي المنخفض، ونعم، هي تشملٌ أقمارنا الصناعية الحبيبة الخاصة بشركات الهاتف الخلوي والتلفاز ونظام تحديد المواقع (GPS) وشركات الاتصالات الكبرى!.

 

التوقف التام للاتصالات

لو أنّ كل أقمار الاتصالات مُحيَت فإنّ العالم قد يعتمد على الكابلات تحت الماء وأنظمة الاتصالات الأرضية، وهذا التحول عن الأقمار الصناعية سيدفعُ بقدرة هذه الأنظمة لأقصى حدودها، مئات الملايين من اتصالات الانترنت ستٌفقد، ومثلها من الهواتف ستصبح عديمة الفائدة، وستخسر المناطق المعزولة كل الخدمات، تاركةً سكّانها المعتمدين في السابق على الأقمار الصناعية للتلفاز والانترنت والمذياع في ظلامٍ دامس.

حقيقة مخيفة: في عام 1998 قمرُ صناعي واحد توقف عن العمل مما عطلّ كل “البياجر” في العالم بلحظةٍ واحدة!.

 

تعطّل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

تعطّل الملاحة الفردية قد يكون له تأثير كبير، لكن إذا فُقِد نظام الملاحة العالمي (GPS) فسيكون هناك حقًا خسائرُ كبيرة:

  • الخطوط الجوية تستخدم نظام تحديد المواقع لرسم المسارات الأسرع والأكثر توفيرًا للوقود.
  • وحدات تحكم الطائرات سيكون لديها مشاكل في التواصل وتوجيه الطائرات.
  • الملاحة التي تنظم سفن الشحن، أنظمة إدارة سلاسل الإمداد ومحطات النقل ستخرج عن السيطرة.
  • عدم وجود مزامنة عالمية فعالة من قِبل نظام الملاحة العالمي سيؤثر في الخدمات المصرفية، فالتوقف المفاجئ للمعاملات التي تحتاج إلى تسجيل سيجمّد مدفوعات بطاقات الائتمان والحسابات البنكية وستخسر الشركات مليارات الدولارات.

 

ستعود الجيوش للنمط القديم

في مقابلة مع موقع جيزمودو، اقتبسوا مقولةً لخبير الحرب للقرن الحادي والعشرين بيتر سينغر، والذي يعمل مع مؤسسة أمريكا الجديدة، يقول فيها “الذي يسيطر على السماء، سيتحكم في المعارك على الأرض”, وأكمل سينغر مشيرًا أنّ أقمارنا الصناعية النشِطة تخدِم كالجهاز العصبي للجيوش العسكرية، إذا فُقِد هذا الجهاز فسوف تعود قدراتنا العسكرية للعصر “ما قبل الرقمي”، قل وداعًا لطائرات الدرونز، الصواريخ الموجّهة واتصالات الوحدات الأرضية.

 

كيف يتعامل المجتمع العالمي حاليًا مع مخلّفات الفضاء؟

أخذت القوات الجوية الأمريكية المشكلة على عاتقها

ظلت القوات الجوية الأميركية مهتمّة بمشكلة المخلَّفات الفضائية منذ مطلع ثمانينيات القرن الماضي، بل لديهم فريقًا متخصصًا مكرّسًا لإحصاء وتوثيق الأزمة، وفي عام 2016 أحصوا أكثر من 200,000 قطعةَ حُطام بحجم كرة صغيرة وأحصوا أيضًا الـ500,000 قطعة التي ذكرناها آنفًا.

عندما يتعلق الأمر بالقطع الصغيرة فيبدو أن القوات الجوية الأمريكية تؤدي خدمة مفيدةً جدًا.

 

مشروع السياج الفضائي

يعمل لوكهيد مارتن لإكمال نظام رادارٍ رقمي يمكنهُ تغطية الأرض مثل السياج، سامحًا للقوات الجوية الأمريكية بإحصاء المزيد من الحطام باستعمال أجهزة استشعارٍ بصرية وتردّدٍ موجيٍّ مكثّف، سيسمح هذا التتّبع المُحسَّن بمتابعة الأجسام الصغيرة بدقّةٍ أكبر مع السماح للباحثين للتنبؤ بحركتها المستقبلية، وهذه خدمةٌ عظيمةُ إذا أردنا إبعاد ما هو مهمٌّ كرواد الفضاء، الأقمار الصناعية النشطة ومحطة الفضاء الدولية عن طريق الخطر.

 

روادٌ فضاءٍ مُتَحَكَمٌ بهم عن بعد

تختبر وكالة الفضاء الأوروبية فكرة نزع المكوّن البشري من عملية المشي في الفضاء، وبديلهم المقترح هو روبوت يتمُّ التحكم به عن بعد يُسمّى جاستن، سيستبدل جاستن وجود رائد الفضاء المتجسد خارج المركبة المأهولة مع استبقاء وجود مجموعة المهارات المطلوبة، وليتم التأكد أن رائد الفضاء مسيطرٌ على الأمر بنفسه، فإنّ حركات جاستن الملموسة ستُستَشعَر عبر أجهزة استشعارٍ إلكترونية موضوعةٍ في قفاز يرتديه رائد الفضاء المشغِّل عن بعد.

 

التخلص من مخلّفات الفضاء أمرٌ في غاية الأهمية 

الثمن اللازم للتخلص من مخلّفات الفضاء صاعقٌ جدًا، لكن لحسن الحظ أن طبيعةً هذه المشكلة جذبت اهتمام بعضِ شركات القطاع الخاص.

لنأخذ مؤسسة الطيران والفضاء مثلاً واختراعهم المسمى المركبة الغشائية أو “Brane Craft”، وفقًا لمقالة نُشرت على موقع Extreme Tech في سبتمبر من هذا العام، فإنّ هذه المركبة أساسًا عبارة عن تصميم ثنائي الأبعاد بسماكة تقدّر بحوالي 10 مايكرومتر، وبمساحةِ سطحٍ إجمالية تقدّر بـ 0.8 مترٍ مربّع فإنّها تعتبر هدفًا مغريًا لتصطدم بها قطع الحطام وبقايا النيازك الضئيلةِ الحجم ويتم جمعها، لو اصطدم بها شيء بحجم 5 مايكرومتر فقد يقوم باختراق الهيكل الرئيسي، لذلك تقوم مؤسسة الطيران والفضاء بالعمل جاهدةً لجعل هذا الابتكار متينًا وقويًّا قدر الإمكان.

من المرجّح أنه لم يفكر أحدٌ بالتداعياتِ المستقبلية للحطام الفضائي الناشئ عن ذلك الإطلاق في الرابع من أكتوبر عام 1957، للأسف فالمجتمع العلمي العالمي ليس محظوظًا، فنحن نريد منهُم مرة أخرى أن يدفعوا بكل إمكانياتهم الإبتكارية والتقنية لأقصى حدٍ، في محاولةٍ جاهدةٍ لتنظيف مخلّفات الماضي لكيلا تدمر مستقبلنا.

المصدر
rubicon

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى