تلقى العالم تذكيرًا صارخًا هذا الأسبوع بأن مدار الأرض يزداد ازدحامًا ويحتمل أن يكون مكانًا خطيرًا. بعد الجيش الروسي هدم مات أحد أقمارها الصناعية في اختبار للأسلحة في وقت مبكر من صباح يوم الإثنين ، واضطر طاقم محطة الفضاء الدولية إلى الاختباء مع مرور الحطام عالي السرعة بشكل غير مريح بالقرب من الموقع الأمامي. في الوقت الحالي ، قد تبتعد الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية عن الحطام الفضائي الذي يلوح في الأفق ، لكننا قد نقترب من سيناريو حيث تؤدي تصادمات كرة الثلج المدارية إلى عزلنا عن الفضاء. ومما يثير القلق أننا قد نكون بالفعل في المراحل الأولى من هذه العملية ، والمعروفة باسم متلازمة كيسلر.
في عام 2015 ، اتصلت بي المجلة المرتقبة MISC Magazine ، التي اختفت الآن ، بشأن قضية الأزمة. سألوني سؤالا بسيطا: “ما هي الأزمة المحتملة التي تلوح في الأفق ولا يتحدث عنها أحد؟” بدون تردد ، أجبت على متلازمة كيسلر ، وقلت ذلك لأنني وجدت أنه من الغريب أن مثل هذه المشكلة الكبيرة – فقدان الوصول إلى مدار الأرض – بالكاد خدشت السطح.
بينما أفكر في هذه الإجابة بعد حوالي ست سنوات ، وفي ضوء أخبار سيئة أن روسيا فجرت للتو أحد أقمارها الصناعية ، فأنا أؤيد هذا الرد بحزم. ولكن بينما كان “لا أحد” يتحدث عن متلازمة كيسلر في ذلك الوقت ، فمن المؤكد أنها ليست كذلك الآن.
في الواقع ، لا يزال الوعي ينمو حول الحالة المؤسفة للمدار الأرضي المنخفض وكمية النفايات المتداولة فيه. أ قيمة يوجد حاليًا 330 مليون قطعة من الحطام في الفضاء ، وهو رقم مذهل للغاية. الآن من الواضح أننا لم نطلق 330 مليون حطام فردي في المدار.، ولكن هذه هي المشكلة بالضبط: يمكن للأجسام الموجودة في الفضاء أن تتكسر إلى العديد من القطع الصغيرة ، والتي يمكن أن تتحطم بعد ذلك على أشياء أخرى ، وما إلى ذلك ، مما يتسبب في تكوين الحطام بشكل كبير بمرور الوقت.
رأى دونالد كيسلر ذلك قادمًا. في عام 1978 ، عالم ناسا محذر أنه مع “زيادة عدد الأقمار الصناعية في مدار الأرض ، تزداد أيضًا احتمالية الاصطدام بين الأقمار الصناعية. ستنتج اصطدامات الأقمار الصناعية شظايا تدور حول الأرض ، كل منها سيزيد من احتمال حدوث المزيد من الاصطدامات ، مما يؤدي إلى نمو حزام الحطام حول الأرض. لأن الحزام سيصبح أكثر كثافة بمرور الوقت ، كان كيسلر يخشى أن يصبح “مشكلة رئيسية خلال القرن المقبل”.
قد تربح G / O Media عمولة
وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ، فإن “عملية الاصطدام المتتالية والمستدامة ذاتيًا والتي لا يمكن السيطرة عليها” يصف من المرجح أن تؤدي متلازمة كيسلر إلى تسريع معدل تدمير الأقمار الصناعية بواسطة الحطام المتشظي والأقمار الصناعية الأخرى ، ولكن أيضًا معدل تولد المزيد من الحطام. (مرة واحدة فقط تحطم قمر صناعي في قمر صناعي آخر ، وحدث هذا في عام 2009 عندما اصطدم إيريديوم 33 الوظيفي في أواخر كوزموس -2251). 1400 كيلومتر) ، سيتعذر الوصول إليها في نهاية المطاف لفترات طويلة من الزمن ، وربما لعقود.
في وقت مبكر من عام 1991 ، كيسلر وأشار أنه “من الضروري الآن البدء في الحد من عدد الأجسام والحمولات الصاروخية في المدار”. بعد عشرين عامًا ، كان هذا اقتراحًا مثيرًا للضحك تقريبًا ، نظرًا للوتيرة المحمومة التي يتم بها إطلاق الصواريخ الآن في الفضاء. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون محاولات إحباط العملية بلا جدوى بالفعل ، حيث أن معدل تكوين الحطام الفضائي أصبح الآن أعلى من معدل سقوط الحطام مرة أخرى في الغلاف الجوي للأرض. كان كيسلر على علم بهذا بالفعل في عام 2009.
“النمذجة النتائج مدعومة ببيانات من [U.S. Air Force] استنتجت الاختبارات ، وكذلك من قبل عدد من العلماء المستقلين ، أن بيئة الحطام الحالية “غير مستقرة” ، أو أعلى من عتبة حرجة ، لذا فإن أي محاولة للحصول على نمو صغير في بيئة الحطام دون إزالة مصادر الحطام السابقة ستفشل على الأرجح بسبب شظايا من الاصطدامات المستقبلية سوف تتولد بشكل أسرع من سحب الغلاف الجوي سوف يزيلها ، “قال. كتب.
وكالة الفضاء الأوروبية المنافسة، بدعوى أن “شظايا الاصطدام المتولدة ستبدأ بالسيطرة” في أجزاء مفيدة من مدار أرضي منخفض ، وهذا “سيكون صحيحًا حتى لو توقفت جميع أنشطة الإطلاق الآن ، وهو تطور غير مرجح للغاية.”
بالمناسبة ، المدار المتزامن مع الأرض ، الذي يرتفع حوالي 36000 كيلومتر فوق الأرض ويستضيف مئات الأقمار الصناعية ، ليس أيضًا محصنًا من متلازمة كيسلر.
مصطلح “متلازمة كيسلر” صاغه جون غابارد ، الذي تابع أحداث تمزق الأقمار الصناعية الرئيسية لـ NORAD ، وقد تم استخدامه دون تعريف صارم. سيستمر كيسلر في يوضح المصطلح ، قائلًا إنه “كان المقصود منه وصف ظاهرة التصادم العشوائي بين الأجسام الكبيرة بدرجة كافية ليتم فهرستها من شأنه أن ينتج عنه خطر المركبة الفضائية من الحطام الصغير الذي هو أكبر من بيئة النيزك الطبيعي”. وأضاف أن “هذه الظاهرة ستصبح في نهاية المطاف أهم مصدر طويل الأمد للحطام” ما لم نفعل شيئًا حيالها في النهاية.
لم يزعم كيسلر أبدًا أن شلالًا مدمرًا سيظهر خلال فترة قصيرة ، مثل بضعة أيام أو أشهر ، أو أنه يمكن تشغيل شلال من خلال حدث واحد (فيلم 2013) جاذبية يصور مثل هذا السيناريو ، حيث أدى تدمير قمر صناعي روسي إلى سلسلة من الحطام الفضائي الذي دمر في النهاية محطة الفضاء الدولية). ويرجع ذلك إلى أنه من غير المرجح أن يؤدي حدث إطلاق واحد إلى القضاء على الأقمار الصناعية بشكل جماعي ، ولكن التصادمات التي تخلق كميات كبيرة من الحطام يمكن أن تسرع العملية. وقد ساهمت روسيا ، بعد أن أسقطت قمرها الصناعي Kosmos-1408 في وقت سابق من هذا الأسبوع ، بشكل مباشر في هذه العملية ؛ أنتج اختبارها المضاد للأقمار الصناعية (ASAT) آلاف الحطام الجديد الذي سيهدد المركبات الفضائية لسنوات قادمة. لقد أجرت الولايات المتحدة والهند والصين اختبارات مماثلة ، لذلك هناك الكثير من الانتقادات التي يتعين توجيهها.
هناك مخاوف من أن Envisat ، وهو قمر صناعي متقاعد لرصد الأرض يبلغ وزنه 18000 رطل ، يمكن أن يؤدي أيضًا إلى حيلة كارثية إذا تم تدميره بطريقة ما ، ولكن مثل كيسلر نفسه. حكى مجلة سلامة الفضاء في عام 2012 غير مرجح. وأوضح كيسلر أن هذا من شأنه أن يسرع العملية من حيث الحجم:
“يمكن التفكير في عملية التتالي بشكل أكثر دقة على أنها مستمرة وكما بدأت بالفعل ، حيث يؤدي كل تصادم أو انفجار في المدار ببطء إلى زيادة تواتر الاصطدامات المستقبلية. ولكن نظرًا لأن Envisat ضخم جدًا ، إذا حدث التصادم ، فسيحدث على الفور [produce] بيئة حطام ، في ظل الظروف الأكثر تفاؤلاً ، لم نتوقع وجودها لمدة 100 عام على الأقل. إنه قريب مما قد يطلق عليه حدث “محفز”.
تشير الاتجاهات إلى أننا سنستمر في تغذية متلازمة كيسلر. أصبحت عمليات إطلاق الصواريخ الآن أرخص من أي وقت مضى ، مما يجعل الفضاء مكانًا قابلاً للتطبيق بشكل متزايد لممارسة الأعمال التجارية. يسمح التصغير بإنشاء أقمار صناعية أصغر وأرخص ثمناً ، ولكنه يعني أنه يمكننا إرسال المزيد من الأقمار الصناعية إلى الفضاء مع كل عملية إطلاق. ثم هناك اتجاه نحو الأقمار الصناعية الضخمة ، حيث تعمل أساطيل المركبات الفضائية المدارية جنبًا إلى جنب لتقديم خدمات مثل الوصول إلى الإنترنت عالي السرعة. تقود شركة SpaceX ، التي أطلقت أكثر من 1700 قمر صناعي من Starlink إلى المدار ، شحن الكوكبة الضخمة ، لكن شركات أخرى ، مثل OneWeb و Amazon ، تنوي إرسال أنظمة مماثلة.
يوجد حاليًا حوالي 7630 قمراً صناعياً في مدار حول الأرض ، يعمل منها حوالي 4700 قمر صناعي ، بحسب في ESA. كل جسم مضاف في المدار يزيد من مخاطر الاصطدام ، وكل تصادم بدوره يزيد من فرص الاصطدام في المستقبل. هذا “يمكن أن يجعل احتمالات بقاء السواتل على المدى الطويل في [low Earth orbit] منخفضة للغاية “، كما قال لويس دي جويون ماتينيون ، خبير في قانون الفضاء ، جاري الكتابة في القضايا القانونية الفضائية.
في الواقع ، يمكن أن يصبح الوضع قاتما للغاية. ستجعل الكثافة العالية غير المقبولة للحطام مدار الأرض مكانًا غير مناسب للأقمار الصناعية والمحطات الفضائية ورواد الفضاء. في نوع من سيناريو أسوأ الحالات ، من شأن حقل متتالي من الحطام أن يمحو مجموعات من الأقمار الصناعية ويجعل أجزاء من مدار الأرض غير صالحة للاستعمال للأنشطة البشرية ، على الأقل لبعض الوقت. سحابة الحطام التي تقل عن 310 ميلا (500 كيلومتر) ستعود في النهاية إلى الأرض ، لكن الأمر سيستغرق عقدًا أو أكثر. أما بالنسبة للمنطقة التي تزيد عن 372 ميلاً (600 كيلومتر) ، فمن المحتمل أن تظل محظورة إلى أجل غير مسمى ، ما لم نجد طريقة لتنظيف الأشياء يدويًا.
فعلت مسبقا مفصلة الآثار المترتبة على فقدان أقمارنا الصناعية ، ولكن إصدار Coles Notes هو أن قدرتنا على الاتصال ستتعطل بشدة ، ولن يكون GPS موجودًا (جنبًا إلى جنب مع الأنظمة التي تعتمد عليه) ، وسيتم تقليل المزامنة المكانية للتوقيت والتنقل إلى بعد إغلاق واحد ، ستنهار أنظمتنا المالية ، وسنفقد قدرات عسكرية كبيرة ، وسنُحرم من الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس ، من بين أمور أخرى.
اشياء خطيرة جدا. يفضل معظمنا عدم العودة إلى منتصف القرن العشرين ، ولحسن الحظ هناك طرق لنا لتقليل حجم الحطام الفضائي. وهذا يشمل الحد من كمية الحطام الفضائي التي تسببها العمليات الفضائية الروتينية (مثل صيانة و تصليح من الأقمار الصناعية في المدار) ، عن طريق منع الاصطدامات في الفضاء (على سبيل المثال ، عن طريق جعل جميع الأقمار الصناعية قابلة للمناورة ومن خلال حظر اختبار الأسلحة المضادة للأقمار الصناعية) ، عن طريق جعل الأقمار الصناعية أكثر مقاومة للتأثيرات (على سبيل المثال عن طريق التدريع) والتخلص بشكل مسؤول من الأقمار الصناعية المتقاعد (تصميم أقمار صناعية قادرة على الخروج من المدار ، على سبيل المثال). من الضروري أيضًا إيجاد طرق جديدة وفعالة للتخلص من نفايات الفضاء.
نحتاج أيضًا إلى المعنى القيود على حجم وأنواع الأشياء التي يمكن إرسالها إلى الفضاء. لن يكون إشراك الجميع ، بما في ذلك القطاعان العام والخاص ، أمرًا سهلاً ، ولكنه ضروري للحفاظ على بيئة مدارية صحية. مدار الأرض مكان خاص جدًا ، وسيكون من العار أن نفقده.
التالية: يحتاج المدار الأرضي المنخفض إلى حماية قانونية قبل أن يصبح أرضًا كونية للإغراق.
