في أي لحظة، يوجد أكثر من 10,000 قمر صناعي يدور حول الكوكب بسرعة تقارب 17,000 ميل في الساعة. تشكل هذه الكوكبة من الآلات العمود الفقري التكنولوجي للحياة الحديثة، مما يجعل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتوقعات الطقس والبث التلفزيوني المباشر ممكنة.
لكن الفضاء أصبح مزدحمًا. منذ أن بدأت عصر الفضاء في أواخر الخمسينيات، بدأ البشر في ملء السماء بالنفايات. إن تراكم الأقمار الصناعية الميتة وقطع الصواريخ القديمة وغيرها من المخلفات يصل إلى عشرات الملايين ويتحرك بسرعات عالية جدًا بحيث يمكن أن تتسبب حتى القطع الصغيرة في أضرار قاتلة للمركبات الفضائية. تجنب هذا الحقل الملغوم يمثل بالفعل صداعًا لمشغلي الأقمار الصناعية، ومن المتوقع أن يزداد الأمر سوءًا – وليس فقط لأن البشر يطلقون الآن آلاف المركبات الجديدة كل عام.
كل ثاني أكسيد الكربون الزائد الناتج عن حرق الوقود الأحفوري يتسبب في انكماش الغلاف الجوي العلوي، مما يزيد المشكلة المتعلقة بالنفايات الفضائية. وجدت دراسة جديدة نُشرت في مجلة ”Nature Sustainability” يوم الاثنين أنه إذا لم تنخفض الانبعاثات، فإن عددًا قليلاً يصل إلى 25 مليون قمر صناعي – حوالي نصف السعة الحالية – سيكون قادرًا على العمل بأمان في المدار بحلول نهاية القرن. وهذا يترك مساحة لـ148,000 فقط ضمن النطاق المداري الذي تستخدمه معظم الأقمار الصناعية، وهو ليس بالكثير كما يبدو: حيث قدرت تقرير صادر عن مكتب المساءلة الحكومية الأمريكي عام 2022 أنه قد يصل عدد الأقمار الصناعية الجديدة إلى 60,000 ستزاحم سمائنا بحلول عام 2030. وفقاً للتقارير، ترغب شركة إيلون ماسك “سبيس إكس” وحدها في نشر 42,000 من أقمارها الصناعية “ستارلينك”.
قال ويليام باركر، باحث دكتوراه في قسم الطيران والفضاء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلف الدراسة الرئيسي: “البيئة مزدحمة جدًا بالفعل. تتجنب الأقمار الصناعية العقبات باستمرار”. خلال فترة ستة أشهر مؤخرًا، كان على أقمار ستارلينك التابعة لشركة سبيس إكس توجيه نفسها حول العقبات حوالي 50,000 مرة. وأضاف باركر: “طالما أننا ن emit greenhouse gases ، فإننا نزيد من احتمال رؤية المزيد من أحداث التصادم بين الأجسام الموجودة في الفضاء”.
حتى وقت قريب كانت آثار انبعاثات غازات الدفيئة على الغلاف الجوي العلوي غير مدروسة بشكل كافٍ لدرجة أن العلماء أطلقوا عليها اسم ”جهلوسفير”. لكن الأبحاث التي استخدمت بيانات الأقمار الصناعية الحديثة كشفت أنه بشكل متناقض ، فإن ثاني أكسيد الكربون الذي يسخن الغلاف الجوي السفلي يقوم بتبريد الغلاف الجوي العلوي بشكل كبير ، مما يتسبب له بالانكماش مثل البالون الذي تُرك خارجاً تحت البرد.
المشكلة هي أن كثافة الغلاف الجوي هي الشيء الوحيد الذي يسحب النفايات الفضائية طبيعياً خارج المدار. لا ينفتح غلاف الأرض فجأة نحو فراغ الفضاء ولكنه يصبح أقل كثافة بشكل كبير عند نقطة تعرف باسم خط كارمان على ارتفاع حوالي 100 كيلومتر فوق سطح الأرض. يتم سحب الأجسام التي تدور حول الكوكب بواسطة كثافة الهواء المتبقية ، مما يجعلها تقترب تدريجيًا نحو الكوكب حتى تعود أخيرًا إلى الغلاف الجوي وغالباً ما تحترق أثناء ذلك.
وفقاً لمؤسسة الطيران غير الربحية Aerospace Corporation ، تستغرق الحطام المداري الأدنى بضعة أشهر فقط لتنجذب للأسفل . لكن معظم الأقمار الصناعية تعمل ضمن منطقة تُعرف باسم “مدار الأرض المنخفض” بين ارتفاع 200 و2,000 كيلومتر وقد تستغرق مئات إلى آلاف السنين للسقوط . يُشار إلى أعلى وأبعد مناطق تأثير الأرض باسم “مدار المقبرة” والذي يمكن أن يحتفظ بالأجسام لآلاف السنين .
قال باركر: “نعتمد على الغلاف الجوي لتنظيف كل ما لدينا في الفضاء ، وهو يقوم بعمل أسوأ مع تقلصه وتبرده”. وأضاف: “لا توجد طريقة أخرى لنزولها . إذا لم يكن هناك غلاف جوي فستظل هناك بلا حدود”.
وجدت دراسة باركر أنه إذا استمرت الانبعاثات مرتفعة مستقبلاً فسيفقد الغلاف الجوي الكثير من كثافته بحيث لا يمكن لأعداد كبيرة من الأقمار الاصطناعية التواجد بجوار جميع الحطام الموجود بالفضاء . سيحتاج تقريباً جميعهم للضغط داخل الجزء السفلي من مدار الأرض المنخفض حيث سيحتاجون بانتظام لاستخدام محركات الدفع الخاصة بهم لتجنب الانجراف للأسفل . بين ارتفاعي400 و1,000 كيلومتر حيث تعمل غالبية الاقمار الاصطناعية سيكون هناك ما يقارب148,000 قمر صناعي آمن . أكثر من ذلك يعني زيادة خطر تصادم الاقmar مع الحطام أو بعضها البعض مما يشكل تهديدا لصناعة الفضاء .
قال جوناثان مكدويل عالم فلك بمركز هارفارد-سميثونيان لعلم الفلك بولاية ماساشوستس والذي لم يكن مشاركاً بالدراسة :“يمكن لأي حطام نتيجة تصادم تدمير المزيد من الاقmar”. وأضاف :“وبذلك يمكنك الحصول على رد فعل تسلسلي حيث تصدم جميع الاقmar ببعضها البعض وتنقسم وتخلق المزيد والمزيدمن الحطام”.
يمكن لهذا التأثير الدومينو المعروف عادةً باسم متلازمة كيسلر ملء مدار الأرض بكثيرٍ جداًمن القمامة المدمرة بحيث يصبح إطلاق أو تشغيل الاقmar مستحيلاً . إنه السيناريو الهارب الذي تحذر الورقة منه بأن انبعاثات غازات الدفيئة ستجعله أكثر احتمالاً.”لكن رد فعل التسلسل لا يحدث بين عشية وضحاها”، قال مكدويل.”أنت ببساطة تخنق نفسك شيئاً فشيئاً بمخلفاتك.”
وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ، حدثت ما لا يقل عن650 حالة انفجار أو تصادم أدت لإلقاء حطامها للفضاء منذ بدء استكشاف الفضاء . تقوم شبكات مراقبة فضائية مثل قوة فضاء الولايات المتحدة حالياً بتتبع ما يقرب40 ألف قطعة حطام بعض منها بحجم سيارة واحدة . كما يُقدر وجود حوالي130 مليون جسم أصغر من10 سنتيمترات تدور حول الأرض ولكن يصعب مراقبتها بسبب صغر حجمها .
لقد قام العلماء مؤخرًا بدراسة طرق لإزالة هذه المخلفات كما وصف مكدويل مجازياً بـ”إرسال شاحنات قمامة للفضاء”. ففي عام2022 تمكن قمر صناعي صيني بنجاح التقاط واحد معطل عبر مطابقة سرعته قبل سحبه الى مدار المقبرة وفي عام2024 تمكنت شركة يابانية تدعى Astroscale بإدارة جهاز استرجاع بالقرب15 مترًامن صاروخ مهمل – قريب بما يكفي لجذبه مغناطيسياً – قبل الابتعاد عنه.
قال مكدويل:”إنه مشكلة بيئية تتراكم للأجيال القادمة”. مضيفًأ:”هل سنصل الى قدرتنا القصوى؟ أعتقد أننا سنكتشف ذلك بالطريقة الصعبة.”
