الكسور ليست بسيطة

الاصطدامات بين الأقمار الصناعية وغيرها من الأحداث تغمر الفضاء بملايين الشظايا. ومن سيراقب النفايات المحيطة بالأرض؟

في 10 فبراير 2009، اصطدمت المركبة الفضائية الأمريكية إيريديوم 33، التي كانت جزءًا من مجموعة أقمار الاتصالات الفضائية ذات المدار المنخفض، بالقمر الصناعي الروسي كوزموس 2251، وهو قمر صناعي غير نشط. وهذا الاصطدام بين قمرين صناعيين في الفضاء، والذي تم فيه تدمير قمر صناعي عادي أيضا، هو الأول من نوعه الذي يتم تسجيله.

وقد خلق الاصطدام سحابة ضخمة من الحطام الفضائي، وأدى إلى زيادة الوعي العام بمخاطر الحطام الفضائي والأقمار الصناعية القديمة غير الخاضعة للسيطرة.

المجال المعروف باسم Space Situational Awareness (SSA) هو مجال غني بالتكنولوجيا، الهدف منه تكوين صورة ظرفية ووعي دقيق قدر الإمكان لما يحدث في الفضاء القريب من الأرض، وهي أقمار صناعية نشطة ومستعملة وأجزاء الصواريخ وشظايا المركبات الفضائية والأنظمة القتالية المضادة للأقمار الصناعية.

إن الوعي بالوضع في الفضاء هو شرط لتشغيل أنظمة الأقمار الصناعية والبعثات الفضائية المتنوعة، بما في ذلك البعثات المأهولة، في الفضاء الذي يمتلئ بشكل متزايد بالأشياء التي من صنع الإنسان. كما يتطرق موضوع الوعي بالوضع في الفضاء إلى المجال البحثي "للطقس الفضائي" وخاصة في النشاط الشمسي وتفاعله مع المجال المغناطيسي للأرض (ورغم أهميته بالنسبة للأقمار الصناعية إلا أننا لن نتناوله هذه المرة) ).

تدمير القمر الصناعي الصيني

وفي يناير/كانون الثاني 2007، قامت الصين باختبار سلاح مضاد للأقمار الصناعية. وأطلقت من سطحها صاروخاً مزوداً برأس حربي متفجر باتجاه قمرها الأرصاد القديم وغير النشط، والذي كان يبحر على ارتفاع حوالي 800 كيلومتر فوق الأرض. أطلق الصاروخ على هدفه، وعندما وصل إليه انفجر بالقرب من القمر الصناعي المستهدف.

وكانت نتيجة التجربة أسوأ حدث لتكوين الحطام الفضائي في التاريخ منذ إطلاق سبوتنيك 1 إلى الفضاء في عام 1957. وتشير التقديرات إلى أنه نتيجة للتجربة الصينية، تم إنشاء حوالي مليون قطعة من الحطام الفضائي، منها الآلاف من الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية. علاوة على ذلك، ونظرًا للارتفاع الذي توجد فيه الشظايا، فإن جزءًا كبيرًا منها سيبقى في الفضاء لأكثر من 100 عام.

وهاتان الحالتان هما غيض من فيض من حالات الاصطدام الأصغر، والانفجارات العشوائية للأقمار الصناعية القديمة، والأعطال التي تعطل القدرة على التحكم في الأقمار الصناعية، وانحراف الأقمار الصناعية عن مداراتها.

ويجب أن نتذكر أن ما يقرب من 1,100 قمر صناعي نشط يدور حاليًا حول الأرض، إلى جانب أكثر من 3,000 قمر صناعي غير نشط، وآلاف أجزاء الصواريخ، وملايين القطع الصغيرة التي صنعها الإنسان - والتي تعرضت لأضرار بالغة - بسبب السرعة المدارية التي تتحرك بها. (حوالي ثمانية كيلومترات في الثانية).

تتبع الحطام الفضائي من الأرض

أدى مجال الوعي الظرفي في الفضاء إلى وضع مرافق المراقبة المنتشرة عالميًا والتي تشمل التلسكوبات والكاميرات (التي تعمل في نطاق الضوء المرئي وكذلك في نطاق الأشعة تحت الحمراء)، وأجهزة الكشف عن الراديو السلبية ومصفوفات الرادار الكبيرة.

وفقًا للمنشورات المفتوحة، فإن مرافق التتبع المختلفة قادرة على اكتشاف وتتبع الأجسام الصغيرة التي يصل حجمها إلى عشرة سنتيمترات. وهذا يعني أنه لا يتم تعقب ملايين الشظايا الأصغر حجمًا، ويمكن أن تسبب أضرارًا جسيمة.

تحتفظ قيادة الدفاع الجوي الفضائي لأمريكا الشمالية (المعروفة باختصارها NORAD) وقيادة الفضاء الأمريكية بقائمة يتم تحديثها باستمرار للأقمار الصناعية النشطة وغير النشطة وأجزاء الصواريخ والحطام الفضائي بمختلف أنواعه. هذا الكتالوج متاح أيضًا عبر الإنترنت، على الرغم من أن الولايات المتحدة تقدم معلومات دقيقة للغاية لحلفائها حسب تقديرها.

أحد العناصر المهمة في التتبع الأرضي للأقمار الصناعية والشظايا الفضائية هو شبكة المراقبة التي تديرها القيادة الإستراتيجية الأمريكية والجيش الأمريكي والقوات الجوية الأمريكية والبحرية الأمريكية مجتمعة. تسمى هذه الشبكة بشبكة المراقبة الفضائية، وقد بدأت في عام 1957، عندما تم تحديد أول جسم وتتبعه الأقمار الصناعية الأولى وهو سبوتنيك 1 من الاتحاد السوفييتي.

واليوم تتتبع الشبكة 8,000 جسم مداري، الغالبية العظمى منها عبارة عن أقمار صناعية غير نشطة. وتقع ثلاث مرافق تتبع مجهزة بالكاميرات والتلسكوبات في نيو مكسيكو وهاواي وجزيرة دييغو جارسيا في المحيط الهندي. يتم تشغيلها من قبل القوات الجوية الأمريكية.

لشبكات التتبع الأمريكية للأقمار الصناعية والأجسام الموجودة في الفضاء مهام كثيرة، وهي: التنبؤ بتآكل مدارات الأقمار الصناعية وتقدير متى وأين ستسقط الأقمار الصناعية وأجزاء الصواريخ؛ التمييز بين الشظايا الفضائية المتساقطة والصواريخ الباليستية، ومنع الإنذارات الكاذبة لأنظمة الدفاع الجوي الأمريكية (مثل هذا التنبيه الكاذب يمكن أن يكون في غاية الخطورة لأنه عامل أساسي في سلسلة أنشطة التنبيه لإطلاق صواريخ برأس حربي نووي) .

مهام إضافية: رسم خرائط لجميع الأجسام التي تتحرك في مدارات حول الأرض والتنبؤ بمسارها المستقبلي؛ وتمييز وتحديد الأقمار الصناعية الجديدة التي تم إطلاقها في الفضاء؛ إدارة كتالوج محدث لمختلف الكائنات المحيطة بالأرض؛ تحديد الدول التي تنتمي إليها الأجسام (الأقمار الصناعية وأجزاء الصواريخ) التي على وشك السقوط على الأرض؛ وإبلاغ وكالة الفضاء الأمريكية عن الحطام الفضائي الذي يمكن أن يعرض المكوك الفضائي أو محطة الفضاء الدولية أو الأقمار الصناعية التابعة للوكالة للخطر.

الجانب الأكثر تواضعا في النظام الأمريكي هو اندماجه في أنظمة القيادة والسيطرة لمختلف القيادات، بما في ذلك الهيئات التي تشغل الأقمار الصناعية (بما في ذلك وكالة ناسا، وإدارة المحيطات والغلاف الجوي، وهيئات الاستخبارات المختلفة) وقدرته على الدعم والمساعدة. قدرات الحرب الفضائية الأمريكية.

وتشمل هذه المساعدة إمكانية تحديد قمر صناعي معاد وتقييم الضرر الذي قد يحدث بسبب سلاح مضاد للأقمار الصناعية، وكذلك تقييم تأثير سلاح فضائي قد يستخدم ضد الأقمار الصناعية الأمريكية أو زملائها.

تتبع الحطام الفضائي باستخدام الأقمار الصناعية

وفي السنوات الأخيرة، بدأ تطوير الأقمار الصناعية لتتبع الأقمار الصناعية والشظايا. وستدور هذه الأقمار الصناعية حول الأرض وتتجه نحو المدارات المنخفضة -على ارتفاع مئات الكيلومترات، وهي المنطقة الأكثر كثافة من حيث الأقمار الصناعية- ومنطقة نشاط المركبات الفضائية المأهولة ومحطة الفضاء الدولية.

كما لوحظ أن هذه الأقمار الصناعية ستكون قادرة على رصد ما يحدث في الحزام الثابت بالنسبة للأرض، موطن أقمار الاتصالات، على ارتفاع 36,000 ألف كيلومتر فوق خط استواء الأرض. ومن المفهوم أن القدرة على تتبع الأجسام الصغيرة ستكون أفضل في المدارات المنخفضة.

اختارت وزارة الدفاع الأمريكية شركة بوينغ لتوصيف وتطوير الجيل الأول من أقمار المراقبة الصناعية لخلق الوعي الظرفي في الفضاء. التعريف الرسمي للحاجة إلى هذا النظام كما صاغته وزارة الدفاع هو "تغيير جذري في مجال الوعي الظرفي في الفضاء عن طريق أجهزة استشعار مرنة وقابلة للتكيف. وهذه القدرة هي عنصر أساسي للنشاط الفضائي المستقبلي للولايات المتحدة الأمريكية".

وتتمثل الخطة في أن يطير أول قمر صناعي SBSS (مراقبة الفضاء الفضائية) إلى الفضاء في يوليو 2010، وسينضم إليه قمر صناعي ثانٍ بقدرات محسنة في عام 2015.

مستقبل

ومع زيادة معدل إطلاق الأقمار الصناعية إلى الفضاء واستمرار تزايد عدد الأجسام غير النشطة، فإن احتمال حدوث اصطدامات مدمرة في الفضاء سيزداد. تقديرات علماء ناسا من مركز جونسون الفضائي ليست إيجابية، ويزعمون أنه من أجل الحفاظ على الوضع الحالي اليوم، يجب إخراج أربعة أقمار صناعية مستخدمة على الأقل من المدار في الفضاء سنويًا.

ولم يتم بعد اختبار تقنيات إنزال الأجسام من المدار، كما أن تكاليف تنظيف الفضاء من الحطام الذي يصنعه الإنسان باهظة للغاية. وبحلول الوقت الذي يتم فيه تطهير وتنظيف المدارات المزدحمة، ستزداد أهمية الوعي بالوضع في الفضاء وآليات التحذير الناشئة عنه لمشغلي الأقمار الصناعية بشكل كبير.