مخلفات فضائية

المخلفات الفضائية بالإنگليزية: Space debris أو space junk عبارة عن مجموعة من النفايات الناتجة من مخترعات الأنسان ومن بقايا الأقمار الصناعية السابحة في مدارات حول كواكب النظام الشمسي، ومنها ما زالت مخلفاته في مدار الأرض تسبح حولها. وتشمل هذه المخلفات على كل شيء لم يعد له حاجة بالفضاء كساتل عاط أو أجزاء من الصواريخ الفضائية. وقد تكون هذه المخلفات صغيرة الحجم كقشرة من الدهانات التي تطلى بها المركبات الفضائية.

صورة توضح كثافة الأجسام الفضائية الإصطناعية حول الأرض
رسم بياني يوضح كثافة الأجسام الفضائية الإصطناعية مقارنة ببعد مدارها عن الأرض. ويلاحظ أن معظم الأجسام تقع على بعد 800-1500 كم من الأرض وهذا المدار يعتبر الأهم لسواتل والمحطات الفضائية

أخذت المخلفات الفضائية تلقى اهتمام واسع من المؤسسات التي تعنى بالفضاء - كالإدارة الوطنية للملاحة الفضائية والفضاء (ناسا) مثلاً - لقدرة هذه الفضلات بالتسبب بأضرار فادحة في هيكل المركبات الفضائية والسواتل. فمعظم هذه الفضلات تسير بسرعة 8 كم/ث (ما يقارب 28,800 كم/ساعة). و بهذه السرعة يمكن لهذه الفضلات - مهما صغر حجمها - أن تخترق هيكل المركبات الفضائية وأن تشكل خطر على حياة رواد الفضاء. فجسم من المخلفات بحجم كرة التنس يسير بهذه السرعة يحمل قدرة تفجيرية توازي 25 عصاة من الديناميت. كما يقدر أن لجسم بحجم حبة البازلاء يسير بهذه السرعة له قوة اصطدام تعادل جسم وزنه 181 كيلوجرام (400 رطل) يسير بسرعة 100 كم/ساعة (60 ميل/ساعة)[1]. و يقدر أن هناك ما يقارب 5،5 مليون كيلوجرام من المخلفات الأنسانية بمدار الأرض، منها حوالى مليون جسم أكبر من مليمتر واحد[2] [3]، 300000 جسم أكبر من سنتيمتر واحد، و 13000 جسم أكبر من كرة التنس[2]. و تتوقع ناسا أن تزداد أعداد الأجسام الفضائية في مدار الأرض المنخفض بواقع 75٪ خلال 200 سنة القادمة في حال عدم اتباع إجراءات التقليل من المخلفات الفضائية. [4]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ المخلفات الفضائية

منذ عام 1957 - حين بدأ عصر الفضاء - تم إطلاق 4600 مركبة فضائية لوضع 6000 قمر صناعي في المدار المخصص له.[2] و لعل أقدم هذه الأقمار هو القمر ڤانگارد 1 بالإنگليزية: Vanguard I و الذي أطلق عام 1958. يعتبر هذا القمر الصناعي أقدم المخلفات الفضائية حيث لازال القمر في مداره حول الأرض[5]. وتشكل هذه الأقمار - كما ذكر سابقاً - نسبة بسيطة مقارنة بالمخلفات الأخرى كقشر الدهانات وخزانات الوقود. و تعتبر التصادمات بين الأقمار الفضائية مصدر أخر للمخلفات. ففي تقرير لوكالة ناسا الفضائية عام 1991، حذر دونالد كسلر بالإنگليزية: Donald Kessler من خطر التصادم المتسلسل للأقمار الصناعية، حيث المخلفات - الناتجة عن تصادم جسمين فضائيين من المخلفات والأقمار الصناعية - ستؤدي إلى تصادم أعداد أكبر من الأجسام الفضائية.[2]. و لعل ما حذر به كسلر حصل في 10 من فبراير عام 2009 حيث اصطدم قمرين صناعيين إحداهما أمريكي (تديره شركة إيريديوم) والآخر روسي (لأغراض تجسسية). ونتج عن هذا التصادم ما بين 500-600 جسم لا يتعدى حجم بعضها 10 سنتيمتر.[6].و بعد هذه الحادثة قامت ناسا بقياس إحتمالات حدوث حادث خطير لإطلاق المكوك الفضائي فوجدت أن هناك إحتمال حدوث حادث خطير لكل 318 عملية إطلاق مكوكية.[7] و يعتقد أن بعض هذه المخلفات الناتجة عن الاصطدام قد تبقى في مدار الأرض لمدة 10000 عام.[8]

لعل أحد أهم الحوادث التي أدت إلى تكون العديد من المخلفات ما حصل في 11 يناير 2007 عندما اختبرت جمهورية الصين الشعبية صواريخ مضادة للأقمار الصناعية. تم اطلاق صاروخ يعمل بالوقود الصلب من قاعدة زيجانق بالإنگليزية: Xichang ليصيب أحد الأقمار الصناعية الصينية. وكان القمر المصاب يدور في مدار قطبي و هو متخصص في الأرصاد الجوية. و الجدير بالذكر أن الصاروخ المضاد للأقمار الصناعية لم يكن مجهز برأس متفجر بل قام بتدمير القمر عن طريق الأصطدام فقط. ومع هذا فقد نتج عن الإنفجار ما بين 2300 - 2500 جسم (أصغرها بحجم كرة التنس). مما يجعل هذا الأصطدام الحدث الأكبر في تكوين المخلفات الفضائية[2][9]. و يختلف هذا الحدث عن الأختبارات التي قامت بها كل من الولايات المتحدة الأمريكية والإتحاد السوفيتي إبان الحرب الباردة حيث تم تجربة أكثر من 20 صاروخ مضاد للأقمار الصناعية. و يكمن الأختلاف أن معضم التجارب التي تم بين العامين 1968 و 1986 كانت لأقمار في مدار منخفض و المخلفات التي نتجت عن الإنفجار سرعان ما احترقت في الغلاف الجوي للأرض. بينما التجربة الصينية تمت على ارتفاع 550 كم عن سطح الأرض و المخلفات التي نتجت عنها انتشرت بين 200 كم و 3850 كم مما قد يؤثر على غالبية الأقمار الموجودة في مدار الأرض المنخفض.[10] [11] و في يونيو من عام 2007، أدى هذا الكم من المخلفات إلى تغيير مسار الساتل المركبة الفضائية تـِرّا المتخصصة في دراسة المناخ بالإنگليزية: Terra environmental spacecraft لتجنب الأصطدام المحتمل بالمخلفات الناتجة عن التجربة الصينية، لتكون المرة الأولى التي تضطر فيها ناسا لتغيير مسار مركبة أو ساتل. [12] وقد يعتبر هذا الحدث هو الأكبر في تكوين المخلفات الفضائية ولكن الولايات المتحدة الأمريكية والإتحاد السوفيتي السابق هما المسببان الأكبر للمخلفات الفضائية على مدى أكثر من 50 عام منذ التجربة الفضائية الأولى.[13] مما يؤكد على ذلك تقرير ناسا عن المخلفات الفضائية عام 2004 الذي حدد مقدار المخلفات الفضائية في مدار الأرض الناتجة عن الرحلات الفضائية لكل دولة كما مبين في الجدول التالي: [14].

 
صورة توضح إحتمالية إصابة محطة الفضاء الدولية بالمخلفات الفضائية. اللون الأحمر يعبر عن إحتمالية إصابة عالية بينما اللون الأزرق يعبر عن إحتمالية منخفظة
الولايات المتحدة الأمريكية دول الإتحاد السوفيتي السابق فرنسا الصين الهند اليابان وكالة الفضاء الأوروبية دول أخرى المجموع
حاويات الحمولات الفضائية 981 1313 33 38 27 84 33 327 2836
أجسام الصواريخ 525 815 92 22 6 29 6 14 1509
مخلفات المهام الفضائية 619 429 87 11 1 19 11 2 1179
مخلفات محطمة 1556 1383 114 250 106 0 11 0 3420
إنفصال أجسام غير مخطط له 106 13 1 0 0 0 0 0 120
المجموع 3783 3953 327 321 140 132 61 343 9064

و مع إزدياد أعداد المخلفات الفضائية باتت تهدد سلامة المركبات و الأقمار الفضائية و خاصة محطة الفضاء الدولية. ففي 12 من مارس 2009 تم إخلاء المحطة الدولية إثر إقتراب جسم فضائي بصورة خطرة من المحطة. و يقدر طول الجسم بثلث بوصة. و لكن -للأسباب المذكورة سابقاً- لهذا الجسم قدرة تخريبية كبيرة من الممكن أن تهدد مستقبل المحطة الدولية التي تقدر قيمتها ب 100 بليون دولار. ونتيجة لتأخر إبلاغ رواد المحطة بالجسم لم يكن بمقدورهم المناورة حول الجسم مما إضطرهم إلى إخلاء المحطة و لجوئهم إلى كبسولة الإنقاذ سويوز بالإنگليزية: Soyuz escape ship لحمايتهم من إنخفاض الضغط الحاد في حالة وقوع الإصطدام.[7]


رصد المخلفات الفضائية

ذكر في تقرير للجنة استخدام الفضاء الخارجي في الأغراض السلمية التابعة للأمم المتحدة في عام 1999 الطرق المتبعة لرصد المخلفات الفضائية[15] . و هي كالتالي:

 
'المركبة المعرضة لمدة طويلة بالإنگليزية: Long duration exposed facility مصدر مهم للمعلومات عن المخلفات الفضائية
  • الرصد بواسطة مركبات فضائية. و تكون عن طريق:
    • فحص بدن المركبات العائدة إلى الأرض و تقدير عدد المخلفات تباعاً. ويتم تقدير عدد الأجسام على أساس المدة التي قضتها المركبة في الفضاء ومساحة السطح المعرض للإصطدام بالمخلفات الفضائية. وأحد هذه المركبات هي المركبة المعرضة لمدة طويلة بالإنگليزية: Long duration exposed facility وقد أطلقت هذه المركبة عن طريق مكوك الفضاء شالنجر لقياس عدد المخلفات الفضائية. وتقدر مساحة المركبة 151 متر مربع. و أتمت المركبة 32422 دورة حول مدار الأرض خلال 5 سنوات و 7 أشهر (من أبريل 1986 - يناير 1990).[16] وحالياً تدور حول مدار الأرض مركبة مماثلة وهي المركبة الفضائية المدارية بالإنگليزية: Space shuttle orbiter منذ عام 1992. وتقدر مساحة سطحها ب 100 متر مربع.[15]
    • إرسال أقمار صناعية خصيصاً لرصد الأجسام الفضائية. ويتم رصد الأجسام الفضائية عن طريق الأشعة دون الحمراء

أشهر المخلفات الفضائية

  • في 18 نوفمبر 2008 سقط من رائد الفضاء هيرماري ستيفانيشين-بيبر بالإنگليزية: Heidemarie Stefanyshyn-Piper علبة للأدوات خلال صيانية الذراع الروبوتية لمحطة الفضاء الدولية. وتقدر قيمة الأدوات ب100000£ يضاف إليها 10000£ قيمة شحن الكيلوجرام الواحد إلى المحطة الدولية (قد يكون وزن العدة أكثر من أول أقل من كيلوجرام).
  • في عام 1966 أضاع الرائد مايكل كولنز بالإنگليزية: Michael Collins آلة تصوير قيمة، كان يستخدمها الرائد لتصوير الأرض من الفضاء. وكون الكاميرا سويدية الصنع، ابتهج السويديون في تلك الفترة واعتبروا الكاميرا أول قمر صناعي سويدي. ويعتقد أن الكاميرا لا تزال في مدارها حول الأرض.
  • في فبراير 2006 تم القاء بذلة فضاء مزودة بجهاز أرسال على موجات الراديو كي يتم دراسة قدرة تجهيز البدلات الفضائية لتكون سواتل. وسميت البذلة بSuitSat-1. وقد احترقت البذلة في سبتمبر 2006 نتيجة احتكاكها بالمجال الجوي للأرض. ويتم الآن تجهيز النسخة الثانية والمطورة من البذلة (SuitSat-2).
  • لعل أغرب جسم فضائي هو ما نتج عن تجربة القنبلة النووية في عام 1957 في لوس ألاموس، نيومكسيكو. حيث أدى الإنفجار إلى طيران غطاء قناة التفجير بسرعة تجعلة يخرج من المجال الجوي. و يعتقد أن هذا الغطاء هو أول جسم فضائي من صنع الأنسان كون هذه التجربة حدثت قبل إطلاق القمر سبوتنك-1 السوفيتي.[2]

أحداث متعلقة بدخول المخلفات الفضائية للمجال الجوي

 
أحد المخلفات الفضائية التي وقعت في المملكة العربية السعودية في تاريخ 2001/1/21[2]

خلال الأربعين سنة الماضية يدخل جسم واحد من المخلفات الفضائية المجال الجوي للأرض يومياً.[17] ومعظم هذه الأجسام صغيرة ولا تسبب ضرر. ولكن بعضها قد ينجو من الإحتكاك بالهواء الجوي ويصل إلى سطح الأرض. لعل ما يلي أشهر الأحداث المتعلقة بدخول المخلفات الفضائية للمجال الجوي وبلوغها لسطح الأرض:

  • أسوأ الحوادث المتعلقة بدخول المخلفات الفضائية للمجال الجوي كان عام يوليو 1979 عندما دخلت المحطة الأمريكية سكاي لاب بالإنگليزية: Skylab المجال الجوي للأرض قبل الموعد الحدد لها. وقد سقطت أجزاء المحطة التي تزن 78 طن على أجزاء متفرقة من أستراليا. [18]
  • في 22 مارس 2007 سقط جزء من حطام قمر صناعي روسي كان يستخدم لأغراض تجسسية قرب طائرة الإيرباص إيه 340 التابعة للان تشيلي (LAN Airlines) في رحلتها من سانتياگو تشيلي إلى أوكلاند، نيوزيلندا وعلى متنها 270 راكب خلال طيرانها عبر المحيط الهادي.[19]
  • إلى الآن سجلت إصابة واحدة بسبب المخلفات الفضائية حيث أصيبت لوتي وليامس بالإنگليزية: Lottie Williams عام 1997 في كتفها بجسم قياسه 10 X 13 سنتيمتر. وقد تم تأكيد الجسم وحدد مصدره بأنه أحد أجزاء خزان الوقود للمركبة دلتا- 2 والتي أطلقها القوات الجوية الأمريكية في عام 1996.[20]

محاولات الحد من المخلفات

 
صورة فنية لقمر صناعي يستخدم الربط الكهروديناميكي للتخلص من المخلفات الفضائية

على الرغم من خطورة المخلفات الفضائية، لا يوجد اتفاق عالمي للتقليل من المخلفات الفضائية. وقد قدمت لجنة استخدام الفضاء الخارجي في الأغراض السلمية التابعة للأمم المتحدة مجموعة من التوصيات المتعلقة بالمخلفات الفضائية عام 2007. وتركز التوصيات على الجوانب التالية:[21]

  • الحد من الحطام المنبعث من العمليات العادية.
  • تقليل حلات التشظي (تكون الشظايا) أثناء الأطوار التشغيلية للمركبات الفضائية.
  • الحد من احتمال الاصطدام العرضي في المدار
  • تفادي التدمير العمدي و سائر الأنشطة الضارة
  • الحد من تواجد طويل الأمد للمركبات غير المستخدمة.

و تعتبر ناسا أول وكالة فضاء تقوم بإصدار تقرير يتظمن قواعد للحد من المخلفات الفضائية وكان ذلك في عام 1995. و بعدها بعامين قامت حكومة الولايات المتحدة الأمريكية أصدرت مذكرة بقواعد ممارسات التخفيف من المخلفات الفضائية بالإنگليزية: Orbital Debris Mitigation Standard Practices و أعتمدت المذكرة على تقرير ناسا. [22]

 
مركز أختبار السرعات العالية بالإنگليزية: Hypervelocity test facility في مركز جونسون للفضاء

و قد أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية برنامج لدراسة المخلفات الفضائية و وضع قواعد لتقليل و منع حدوث تصادمات للأقمار الصناعية و المركبات الفضائية في مدارات الأرض. و قد أطلق البرنامج في 10 من فبراير 2009 بتكلفة 50 مليون يورو.[8]

و هناك حالياً عدد من الدراسات بخصوص المخلفات الفضائية الموجودة حالياً. فأحد هذه الدراسات تشير إلى إمكانية إرسال قمر صناعي تكون مهمته إدخال المخلفات الفضائية إلى المجال الجوي للأرض. و بهذه الطريقة يتم التخلص من الجسم الفضائي عن طريق إحتراقه من شدة الإحتكاك بالمجال الجوي. و تبنى نظرية القمر الصناعي على إبطاء من سرعة الجسم الفضائي باستخدام وسائل للربط الكهروديناميكي. [23] كما يتم دراسة طرق أخرى للتخلص من المخلفات الفضائية كاستعمال أشعة الليزر أو وضع مصدات تعمل على تغيير مسار الأجسام الفضائية غير المرغوب بها بحيث تدخل المجال الجوي للأرض. [17]

وتقوم الآن ناسا بتصميم المركبة الفضائية أوريون بحيث تكون مزودة بدرع واقي. و يتم اختبار هذا الدرع في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا. حيث يتم قذف أجسام ذات أحجام مختلفة لتصطدم بالدرع بسرعة 7-8 كم/ثانية (25200 - 28800 كم/ساعة). و يتم تحليل المعطيات بواسطة الحاسوب كي يعطي صورة مقربة لما قد يحصل بالفضاء. [2]

المخلفات الفضائية في الأفلام السينمائية

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ Space junk. BBC. Site: www.bbc.co.uk/science/space/solarsystem/earth/spacejunk.shtml
  2. ^ أ ب ت ث ج ح خ د مجلة Focus BBC العدد 200. مارس 2009. الموقع الألكتروني:www.bbcfocusmagazine.com
  3. ^ جريدة الرياض السعودية. العدد:14752. 13 نوفمبر 2008. 15 ذي القعدة 1429. الموقع الألكتروني:www.alriyadh.com
  4. ^ J.-C. Liou, N.L. Johnsson, & N.M. Hill. Stabilizing the Future LEO Debris Environment with Active Debris Removal. Orbital debris: quarterly news, vol.12,4. National Aeronautics and Space Administration (NASA) Oct. 2008.
  5. ^ Space junk, USA WEEKEND Magazine, by Julian Smith, August 26, 2007 Site:www.usaweekend.com/07_issues/070826/070826space.html#junk
  6. ^ جريدة القبس الكويتية.العدد 12827. 13 فبراير 2009 ,17 صفر 1430. الموقع الإلكتروني:www.alqabas.com.kw
  7. ^ أ ب Irene Klotz. Debris briefly forces astronauts from space station. Reuters. Thu Mar 12, 2009
  8. ^ أ ب Europeans Tackle Space Junk. CBS news. Feruary 16, 2009. Site: http://www.cbsnews.com/stories/2009/02/16/tech/main4804500.shtml?source=RSSattr=SciTech_4804500
  9. ^ Chinese ASAT test. Center for Space Standards & Innovation,December 5,2007. Site:www.centerforspace.com/asat
  10. ^ William J. Broad. Orbiting Junk, Once a Nuisance, Is Now a Threat. The Newyork Times Published: February 6, 2007
  11. ^ Leonard David. China's Anti-Satellite Test: Worrisome Debris Cloud Circles Earth. Space.com February 2, 2007. Site: http://www.space.com/news/070202_china_spacedebris.html
  12. ^ Burger, Brian. NASA's Terra Satellite Moved to Avoid Chinese ASAT Debris. Space.com Site:www.space.com/news/070706_sn_china_terra.html
  13. ^ Space Junk: The full list Space.com. October 19, 2000. Site: http://www.space.com/spacewatch/space_junk_list.html
  14. ^ History of on orbit satellite fragmentation - 13th Ed. Orbital Debris Program Office - NASA. May 2004 http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/SatelliteFragHistory/13thEditionofBreakupBook.pdf
  15. ^ أ ب Technical Report on Space Debris. Scientific and Technical Subcommittee of the United Nations Committee on the Peaceful uses of Outer Space. United Nations, 1999
  16. ^ Long duration exposure facility. NASA Langley Research Center. http://setas-www.larc.nasa.gov/LDEF/
  17. ^ أ ب Ker Than. Taking out the space trash. Popular Sciences. 27 Jun. 2008
  18. ^ Jeffery Kluger. Spacecraft Falling! Get Set to Duck? Time , January 28, 2008
  19. ^ Flaming space junk narrowly misses jet.The West Australian, March 28, 2007. Site: www.thewest.com.au/default.aspx?MenuID=145&ContentID=24657
  20. ^ Paul Maley's SPACE DEBRIS PAGE. Site:www.eclipsetours.com/sat/debris.html
  21. ^ تقرير الدورة الثانية والستون للجنة استخدام الفضاء الخارجي في الأغراض السلمية. الأمم المتحدة. http://www.oosa.unvienna.org/pdf/gadocs/A_62_20A.pdf
  22. ^ Orbital Debris:Mitigation. NASA orbital debris program office. retreived: 3/4/2009
  23. ^ Bill Christensen. The Terminator Tether Aims to Clean Up Low Earth Orbit. Space.com. 17 November 2004


وصلات خارجية