هرچه بالا می‌رود دیگر پایین نمی‌آید! در سال 1961، زمانی که روسیه اولین فرد را به فضا فرستاد، نزدیک به هزار قطعه زباله از سفرهای قبلی آنجا انباشته شده بود. چند دهه بعد، این عدد به 30000 قطعه رسید و این تعداد فقط شامل قطعاتی است که قابل ردیابی هستند. تولید زبالههای فضایی چالشی برای سفر و اکتشاف برای فضانوردان ایجاد می‌کند. چگونه زباله‌ها به آنجا رسیدند و چه مشکلاتی ایجاد کردند؟ در این مقاله از زباله فضایی می‌گوییم.
انواع زباله فضایی چگونه به فضا وارد شدند؟
زبالههای فضایی به اشیا ساخته دست بشر گفته می‌شوند که در مدار زمین قرار دارد و می‌توانند به بزرگی یک اتوبوس یا به کوچکی یک تراشه باشند. این زباله‌ها شامل قطعات ماهواره‌ها، اجزای موشک‌ها، ابزارهای آزمایشگاهی و حتی خرده‌های فلزی هستند. با افزایش فعالیتهای فضایی انسان، تعداد زبالههای فضایی نیز به سرعت در حال افزایش است. در حال حاضر، تخمین زده می‌شود که بیش از ۱۰۰ میلیون قطعه زباله فضایی با قطر بیش از ۱ سانتی متر در مدار زمین وجود دارد. زبالههای فضایی، بقایای فعالیتهای بشر در فضا هستند که دیگر کاربردی ندارند و در مدار زمین باقی مانده‌اند. این زباله‌ها می‌توانند شامل ماهواره‌های از رده خارج شده، قطعات موشک‌ها، ابزارهای آزمایشگاهی و حتی اجزای کوچکی مانند پیچ و مهره باشند.
تعداد زبالههای فضایی در حال حاضر به حدود ۱۰۰ میلیون قطعه تخمین زده می‌شود که از این تعداد، حدود ۲۰ هزار قطعه با قطر بیش از ۱۰ سانتی متر هستند. این زباله‌ها با سرعتی بین ۷ تا ۸ کیلومتر در ثانیه در مدار زمین حرکت میکنند که می‌تواند آسیب جدی به ماهواره‌ها، فضاپیماها و حتی فضانوردان وارد کند. اما زباله های فضایی همه فقط زبالههای موشک و قطعات ماهواره نیستند. دیگر اشیاء به جا مانده در فضا عبارتند از:
- یک دستکش یدکی که توسط فضانورد اد وایت در سال 1965 جا ماند
- کاردکی که توسط فضانورد پیر سلرز در سال 2005 گم شد
- دوربین فضانورد سونیتا ویلیامز که در طول سفر فضایی سال 2007 آن را از دست داد
- نقاشی اندی وارهول که توسط ماموریت آپولو 12 در سال 1969 به جا مانده است
منابع زباله فضایی
زباله فضایی از منابع مختلفی تولید می‌شود. یکی از این زباله ها ماهواره‌های از رده خارج شده هستند. پس از پایان عمر مفید، ماهواره‌ها در مدار زمین رها می‌شوند. این ماهواره‌ها به مرور زمان به قطعات کوچک‌تری تبدیل شده و به زبالههای فضایی تبدیل شوند. موشک‌ها برای پرتاب ماهواره‌ها و فضاپیماها به فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. پس از پرتاب، قطعاتی از موشک‌ها که دیگر کاربردی ندارند، در مدار زمین باقی می‌مانند و به زبالههای فضایی تبدیل می‌شوند. همچنین، برخی از ابزارهای آزمایشگاهی که برای انجام تحقیقات در فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند، پس از پایان عمر مفید، در مدار زمین رها می‌شوند. این ابزارها نیز به زبالههای فضایی تبدیل خواهند شد. اجزای کوچکی مانند پیچ و مهره نیز می‌توانند در اثر برخوردهای ماهواره‌ها یا موشک‌ها با یکدیگر یا با سایر اجرام فضایی، در مدار زمین باقی بمانند و به زبالههای فضایی تبدیل شوند.
چرا زباله فضایی خطرناک است؟
زباله های فضایی تقریبا با سرعت 10 کیلومتر در ثانیه حرکت میکنند؛ یعنی حدودا 300 برابر سریع‌تر از حداکثر سرعت در بزرگراه های ایالات متحده. یک شی ده سانتی‌متری به اندازه یک شیرینی بزرگ می‌تواند در برخورد با یک ماهواره متوسط آن را تکه تکه کند. تقریبا 30000 جرم هم اندازه در فضا وجود دارد از جمله زبالههای فضایی و زبالههای طبیعی از دنباله دارها یا سیارک‌ها). یا یک جسم یک میلی متری به اندازه یک نقطه مداد می‌تواند توانایی فضاپیما را برای روشن شدن یا رسیدن به ارتفاع معینی در هنگام برخورد از بین ببرد..
این موارد فرضیه نیستند. در سال 2021، ایستگاه فضایی بین المللی در اثر برخورد یک زباله فضایی دو اینچی به یکی از اجزای آن آسیب جدی دید. از سال 2000، ایستگاه فضایی بین المللی 32 بار از این نوع برخوردها جلوگیری کرده است. در سال 2015، همه چیز جدی‌تر شد. فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی پس از هشدار درباره ورود زباله‌ها به سمت آن‌ها، مجبور شدند مدتی در یک کپسول فضایی بمانند.
در آن حادثه خطر از بیخ گوش آن‌ها گذشت. اما با افزایش تعداد زباله‌ها، احتمال برخوردهای بعدی نیز افزایش می‌یابد. در حالی که برخورد زباله‌ها در فضا یک خطر واقعی است. احتمال ورود آن‌ها به مدار زمین و آسیب رساندن به زمین نسبتا کم خواهد بود. این امر به دلیل واکنشی است که هنگام ورود زبالههای فضایی به جو زمین رخ می دهد: گرما و گازهای ایجاد شده آنقدر شدید هستند که معمولا زباله ها قبل از ورود به زمین می‌سوزند.
خطرات زباله فضایی
این زباله‌ها با سرعت‌های بسیار بالا در مدار زمین در حال چرخش هستند و می‌توانند به تجهیزات فضایی و حتی انسان‌ها آسیب جدی وارد کنند.
خطرات برای تجهیزات فضایی
بزرگ‌ترین خطر ناشی از زبالههای فضایی خسارت وارده به تجهیزات فضایی است. میانگین سرعت برخورد یک زباله فضایی با یک جسم فضایی دیگر حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر در ثانیه است که بیش از ۱۰ برابر سرعت گلوله می‌باشد. چنین برخوردی می‌تواند به ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی و سایر تجهیزات فضایی آسیب جدی وارد کند یا حتی آن‌ها را از کار بیندازد. در سال ۲۰۰۹، یک ماهواره آمریکایی با نام «ایریدیوم-۳۳» و یک ماهواره نظامی از رده خارج شده روسی با نام «کوسموس ۲۲۵۱» بطور تصادفی با هم برخورد کردند. این برخورد منجر به ایجاد بیش از ۲۵ هزار قطعه زباله فضایی جدید شد که هنوز هم در مدار زمین در حال چرخش هستند.
خطر برای انسان‌ها
زبالههای فضایی می‌توانند به انسان‌ها نیز آسیب برسانند. اگر یک قطعه زباله فضایی با سرعت بالا به سطح زمین سقوط کند، می‌تواند خسارت مالی و حتی جانی در پی داشته باشد. تاکنون هیچ موردی از مرگ انسان بر اثر برخورد زباله گزارش نشده است، اما در سال ۲۰۱۱، یک قطعه زباله به یک خانه در ساحل عاج برخورد کرد و باعث آسیب‌های مالی بسیاری شد.
راهکارهای مقابله با زباله فضایی
زبالههای فضایی با سرعتی در حدود 28 هزار کیلومتر بر ساعت حرکت میکنند و حتی کوچک‌ترین آن‌ها می‌توانند به ماهواره‌ها و فضاپیماها آسیب جدی وارد کنند. به گفته آژانس فضایی اروپا، در حال حاضر بیش از 500 هزار قطعه زباله فضایی با اندازه بیش از 10 سانتی‌متر در مدار زمین وجود دارد. همچنین، تخمین زده می‌شود که بیش از 100 میلیون قطعه زباله با اندازه کمتر از 1 سانتی‌متر در مدار زمین وجود داشته باشد. برای مقابله با زبالههای فضایی راهکارهای مختلفی وجود دارد که آن‌ها را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
راهکارهای پیشگیرانه
راهکارهای پیشگیرانه به جلوگیری از تولید زبالههای فضایی جدید کمک میکنند. این راهکارها عبارتند از:
- طراحی ماهواره‌ها و فضاپیماها به گونه‌ای که در پایان عمر خود به طور ایمن از مدار خارج شوند.
- استفاده از موادی که در صورت برخورد با یکدیگر به قطعات کوچکی تقسیم می‌شوند.
- استفاده از فناوری‌هایی که می‌توانند زبالههای فضایی را شناسایی و ردیابی کنند.
راهکارهای فعال
راهکارهای فعال به جمع آوری و از بین بردن زبالههای فضایی موجود کمک میکنند. این راهکارها عبارتند از:
- استفاده از فضاپیماهایی که می‌توانند زبالههای فضایی را به دام بیاندازند یا آن‌ها را از مدار خارج کنند.
- استفاده از لیزرها یا سایر فناوری‌های انرژی هدایت‌شده برای از بین بردن زبالههای فضایی.
در حال حاضر، چندین پروژه برای مقابله با زبالههای فضایی در حال اجراست. یکی از این پروژه‌ها، پروژه ACES (Active Debris Removal) است که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) اجرا می‌شود. این پروژه در نظر دارد تا یک فضاپیما برای جمع آوری زباله فضایی را توسعه دهد. پروژه دیگر، پروژه RemoveDEBRIS است که توسط آژانس فضایی ژاپن (JAXA) اجرا می‌شود. هدف پروژه این است تا یک فضاپیمای جمع آوری زبالههای فضایی را توسعه دهد که از لیزر برای از بین بردن زبالههای فضایی استفاده می‌کند.
زبالههای باقی مانده در ماه
ما نه تنها زبالههای فضایی زیادی را در مدار زمین رها کرده‌ایم، بلکه در جاهای دیگر مانند سطح ماه نیز چیزهایی را به یادگار گذاشتیم! برخی از زباله‌ها در ماه رها شدند، اما برخی دیگر به عنوان یادگاری یا کپسول زمان در آنجا قرار گرفتند. چیزهایی مانند:
- سه فضاپیما از آپولو 15، 16 و 17
- 54 کاوشگر بدون خدمه که سقوط کرده یا روی ماه فرود آمده‌اند
- 190000 کیلوگرم زباله فضایی باقی مانده توسط انسان
نتیجه گیری
با توجه به اینکه زبالههای فضایی یک مشکل جدی برای فعالیتهای فضایی محسوب می‌شوند، همکاری بین المللی برای توسعه راهکارهای موثر برای مقابله با این مشکل ضروری است. خارج کردن فعال زباله فضایی شامل جمع آوری زباله‌ها و انتقال آن‌ها به مدار پایین‌تر است. متاسفانه، خروج فعال از مدار کار کوچکی نیست، چه یک ماهواره بزرگ از کار افتاده باشد یا فقط یک تراشه. هارپون‌ها، آهن رباها، لیزرها و حتی تیرکمان‌ها به عنوان راه‌های ممکن برای خارج کردن زبالههای فضایی و پایین آوردن آن‌ها در حال بررسی هستند.
