يمكن لمحطة فضائية تقوم بإعادة تدوير أقمار الاتصالات أن تنظف المدار حول الأرض وتعيد استخدام المكونات

ومن المخطط أن تعمل المحطة بالقرب من المدار الثابت بالنسبة للأرض الواقع في الشريط المحيط بخط الاستواء على ارتفاع 36,000 ألف كيلومتر. إن القوى المؤثرة على الأقمار الصناعية تجعلها فوق نقطة واحدة على الأرض، وهي ميزة مفيدة للتنبؤ بالطقس وأقمار الاتصالات 

المؤلف: جيز تورنر، محاضر في الهندسة والعلوم الفيزيائية بجامعة نوتنغهام

يدور حوالي 22 جسم كبير حول الأرض، بما في ذلك الأقمار الصناعية النشطة والميتة بالإضافة إلى المراحل العليا من الصواريخ من المهمات الفضائية المكتملة منذ فترة طويلة. إذا قمت بتضمين المعدات التي يسقطها رواد الفضاء أثناء السير في الفضاء والحطام من الأقمار الصناعية المحطمة، التي يصل حجمها إلى سنتيمتر واحد، فهناك حوالي مليون قطعة من النفايات الفضائية في مدار حول الأرض.

وربما تكون هذه الأرقام أقل بكثير من الواقع. ومع إضافة المزيد والمزيد من الأقمار الصناعية وأجزاء الإطلاق كل عام، ستصبح تصادمات هذه القطع من الحطام الفضائي أكثر تكرارًا. إن فقدان القمر الصناعي يعني أن الاتصال التلفزيوني سيكون ضعيفًا أو أن توقعات الطقس ستكون أقل موثوقية بعض الشيء، لكنه يعني أن الطائرات لن تتمكن من التنقل بشكل صحيح ولن يعلم السكان باقتراب إعصار منهم.

مطلوب حل طويل الأمد لإخلاء المساحة. مجموعة تسمى The Gateway Earth Development Group هي مجموعة من الأكاديميين من الجامعات حول العالم، تم تشكيلها من أجل تحويل الكارثة المحتملة إلى موارد. بحلول عام 2050، ستكون محطة Gateway Earth الفضائية قادرة على أن تطفو في المدار وستكون مجهزة بمنشأة لإعادة تدوير الأقمار الصناعية القديمة وغيرها من النفايات.

هناك مداران رئيسيان للأقمار الصناعية - المدار الأرضي المنخفض (LEO) الذي يمتد من ارتفاع 200 كيلومتر إلى ألف كيلومتر فوق الأرض. وهناك أيضًا محطة الفضاء الدولية التي تدور حول الأرض كل تسعين دقيقة، بالإضافة إلى آلاف الأقمار الصناعية الأخرى. والمدار الثاني هو المدار الثابت بالنسبة للأرض ويقع في الشريط المحيط بخط الاستواء على ارتفاع 36,000 كيلومتر. إن القوى المؤثرة على الأقمار الصناعية تجعلها فوق نقطة واحدة على الأرض، وهي ميزة مفيدة للتنبؤ بالطقس وأقمار الاتصالات.

مدار LEO كثيف، وهناك خطر كبير يتمثل في إنشاء وابل من الحطام كبير جدًا لدرجة أن هذه الجزيئات تصطدم بالأقمار الصناعية الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين المزيد والمزيد من جزيئات الحطام في تفاعل متسلسل. وفي النهاية، قد يصبح المسار بأكمله غير صالح للاستخدام. العديد من الأجزاء تملأ بالفعل المدار الأرضي المنخفض، وهذا هو المكان الذي تتركز فيه التطورات التكنولوجية التي تحاول التخلص منه. الوضع أكثر تعقيدًا في المدار الثابت بالنسبة للأرض.

عندما يقترب قمر صناعي للاتصالات أو الطقس من نهاية عمره، سيحاول أصحابه رفعه إلى مدار أعلى يعرف باسم "مقبرة الأقمار الصناعية" حيث سيبقون منجرفين لمسافة 400-300 كيلومتر على الأقل من منطقة محمية متفق عليها. ومع ذلك، فإن 80% فقط من جميع الأقمار الصناعية تصل فعليًا إلى نهاية حياتها في مدار GEO في مقبرة الأقمار الصناعية. أما العشرون بالمائة المتبقية فيحتاجون إلى رعاية عاجلة، وهذا هو المكان الذي يمكن أن تساعد فيه منشأة إعادة التدوير الفضائية.

(مثال على ذلك القمر الصناعي عاموس 5 الذي توقف فجأة عن العمل عام 2015، وهو ما يعرض الأقمار الصناعية الأخرى القريبة منه AB للخطر).

المقبرة هي أيضًا منطقة لا يوجد فيها شخص مسؤول. وشوهدت ومضات ضوئية ساطعة هنا وهناك في هذا المدار، ويعتقد أن الأقمار الصناعية اصطدمت أو انفجرت بسبب بقاء كمية كبيرة من الوقود بداخلها. يمكن أن تسقط هذه الشظايا في المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض وتهدد الأقمار الصناعية هناك.

ولا يسمح القانون الحالي بإيجاد حل جماعي لمشكلة الحطام الفضائي. وحتى لو كان قمر صناعي خارج عن السيطرة على وشك الاصطدام بقمر صناعي عامل بقيمة مليارات الدولارات، فإن الاتفاقيات الدولية تمنع إمكانية إزالته دون إذن المالك، حتى لو كانت هناك مركبة فضائية يمكنها الاتصال به وقيادته. إلى مدار المقبرة.

من خلال الإصلاح أو إعادة الاستخدام لمهام أخرى أو إعادة تدوير الأقمار الصناعية وغيرها من الحطام الفضائي في منشأة في مدار ثابت بالنسبة للأرض، سيكون من الممكن استخدام المواد لبناء مركبة فضائية لاستكشاف النظام الشمسي أو موقع فضائي متقدم مثل القمر. قاعدة. إن استخدام المواد التي تطفو بالفعل حول الأرض يعني عدم وجود تكاليف إطلاق. كما أن استخدام هذه المواد سيقلل من هدر المساحة.

إن إعادة تدوير الأقمار الصناعية لا يمكن أن تنتج مواد خام لإعادة استخدامها في الفضاء فحسب، بل يمكن أن توفر أيضًا مصدرًا للإيرادات لتمويل بناء وصيانة المحطة. وأظهرت أبحاث المجموعة أن هناك مدارًا على ارتفاع 150 كيلومترًا فوق المدار الثابت بالنسبة للأرض، حيث يمكن الوصول بسهولة إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض. ومن هناك، سيكون من الممكن سحب الأقمار الصناعية الكاملة باستخدام المركبات الفضائية التي سيتم ربطها بها إلى مركز إعادة التدوير للصيانة إذا لزم الأمر وإعادة القمر الصناعي للاستخدام.

إن توفير هذه الخدمة وحدها يمكن أن يوفر لمشغلي المحطة ما يقرب من 8 مليارات دولار سنويا، لكن قوانين الفضاء التي تغطي هذا النشاط ليست محدثة وتتطلب المراجعة. ولحسن الحظ، هناك أشخاص في الأمم المتحدة يعملون بالفعل على هذا الأمر، ويعمل أعضاء المجموعة معهم للتغلب على العقبات.

وإذا لم تكن هذه الأقمار الصناعية صالحة للعودة إلى الخدمة، فيمكن استخدامها لأغراض أخرى. ويمكن طباعة بعض المواد المعاد تدويرها بشكل ثلاثي الأبعاد، ويمكن صنع درع إشعاعي منها للمحطة نفسها. وأظهرت الدراسات أن كفاءة المجمعات الشمسية للأقمار الصناعية الخاملة تنخفض بنسبة 24% بعد 15 عاما، بحيث يمكن تفكيكها مرة أخرى واستخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية للمحطة.

توجد بعض الكاميرات الأكثر تقدمًا في الفضاء. يمكن تثبيتها على Gateway Earth أو على أقمار صناعية جديدة لمسح السماء بحثًا عن الكويكبات التي قد تصطدم بالأرض. من المتوقع أن تنمو أعمال إطلاق الأقمار الصناعية للاتصالات والطقس بمعدل هائل، وسيكون وجود مثل هذه المحطة على الطريق الذي يسمح بإدارتها جميعًا أمرًا ضروريًا.

يخطط رواد أعمال Gateway Earth لزيادة الإيرادات في المستقبل من خلال استخدام المحطة كفندق في الفضاء، وكقمر صناعي وكبنية تحتية لبناء المركبات الفضائية وتزويد المركبات الفضائية بالوقود التي ستسافر بين الكواكب. نحن بحاجة إلى المعادل الفضائي لنداء الاستيقاظ الذي سمعه الناس في فيلم "الكوكب الأزرق 2" حول التلوث البلاستيكي في المحيط. لا يزال هناك وقت، ولكن يجب أن يتم تطهير مدار الأرض قريبًا. خلال العقد القادم. ومن المقرر إطلاق 150 قمرًا صناعيًا جديدًا في مدار الأرض، مما سيزيد بشكل كبير من خطر الاصطدام.

لمقالة في المحادثة

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

الفكرة: محطة فضائية تمهد مسار أقمار الاتصالات على ارتفاع 36 ألف كيلومتر؛ سوف تحصل على تدفق الإيرادات من إعادة تدوير المكونات
تطلب ناسا من الصناعة إيجاد طرق جديدة للتعامل مع الحطام في مهمات الفضاء السحيق
تعد الحماية السيبرانية للأصول الفضائية مجالًا متناميًا. أصبح المزيد والمزيد من مشغلي الأقمار الصناعية على دراية بالمخاطر