پسماندهاي فضايي (بخش اول)

از سال 1957 زماني که اتحاد جماهير شوروي موفق شد ماهواره اسپوتنيک1 را در مدار قرار دهد، آلودگي فضا به دست بشر آغاز شد. اين آلودگي، عمدتاً مربوط به قطعات رها شده در فضا، انفجارات خواسته يا ناخواسته و محموله‌هاي غير قابل استفاده مي‌باشد. سطح فناوري پرتاب ماهواره‌ها در آغاز عصر فضا و عدم شناخت دقيق مهندسان و متخصصان نسبت به مخاطرات پسماندهاي فضايي، باعث شد كه در سال‌هاي اوج اين فعاليت‌ها حجم قابل توجه‌اي پسماند در مدارهاي گوناگون زمين رها شود. چند سالي كه از عصر فضا گذشت كم‌كم خطرات ناشي از پسماندهاي فضايي، خود را به اشكال مخاطره‌آميزي نشان دادند. در بررسي محموله‌هايي كه به زمين باز ‌مي‌گشتند، نشانه‌هايي از برخوردهاي كوچك و بزرگي ديده مي‌شد كه پاره‌اي از آنها بسيار خطرناك به نظر مي‌رسيدند. پس از آغاز راهپيمايي‌هاي فضايي، خطرات ناشي از برخورد پسماندهاي بسيار كوچكي كه مي‌توانست به راحتي پوشش نازك و حساس لباس فضانوردان را پاره كند، معضل ديگري بود كه آژانس‌هاي فضايي را به تحقيق و تفكر بيشتري وا‌داشت. اين موضوع در سال 1991، زماني كه دستكش يكي از فضانوردان شاتل فضايي آتلانتيس هنگام پياده‌نوردي فضايي و در اثر برخورد پسماند بسيار كوچكي پاره شد، اهميت ويژه‌اي يافت.

ماهيت پسماندهاي فضايي

فضاي اطراف زمين را اجرام سماوي و غير سماوي، پلاسما، امواج الکترومغناطيسي و يون‌ها در بر‌گرفته است. ملموس‌ترين و فيزيكي‌ترين پديده‌اي كه در اطراف زمين مشاهده مي‌شود، مدارگردها هستند. در تعريف، مدارگردها اجسامي هستند با وزن، ابعاد و شكل ظاهري متفاوت كه با تبعيت از قوانين سه‌گانه كپلري به دور اجرام عظيم سماوي مي‌چرخند. مدارگردهاي اطراف زمين را مي‌توان به دو گروه مدارگردهاي سماوي مانند ماه، سنگ‌هاي آسماني و غبارهاي بين‌سياره‌اي و مدارگردهاي دست ساز مانند ماهواره‌ها، ايستگاه‌ها و پسماندهاي فضايي تقسيم كرد. مدارگردهاي غير سماوي را مي‌توان در دو گروه اجرام قابل استفاده نظير ماهواره‌ها و اجرام غير قابل استفاده نظير مراحل پاياني راکت‌هاي حامل و يا ماهواره‌هاي از کار افتاده تقسيم‌بندي نمود. پسماندهاي فضايي به اين گروه از مدارگردهاي ساخته دست بشر که غير قابل استفاده بوده و يا عمر مفيدشان به پايان رسيده باشد گفته مي‌شوند. تخمين زده مي‌شود که در حال حاضر حدود 330 ميليون قطعه پسماند با ابعاد مختلف از قطر يک ميليمتر تا ماهواره‌هاي از کار افتاده چند صد کيلوگرمي در مدارهاي مختلف زمين سرگردان باشند. اکثر پسماندهاي فضايي در دو منطقه عمده اطراف زمين انباشته شده‌اند. منطقه لئو يا محدوده کم ارتفاع مداري، اولين منطقه آلوده فضا شمرده مي‌شود. اين منطقه كه از ارتفاع 200 کيلومتري سطح زمين آغاز شده و تا حدود 2000 کيلومتري ادامه پيدا مي‌کند ميزبان بيشترين تعداد ماهواره‌هاي هواشناسي و نظامي است. منطقه دوم، ناحيه کم ضخامت مدار زمين‌آهنگ يا ژئو در ارتفاع حدود 36000 کيلومتري زمين است که تقريبا تمامي ماهواره‌هاي مخابراتي و تلويزيوني در اين ناحيه واقع شده‌اند. شناخت اين دو منطقه احتياج به روش‌هاي متفاوتي دارد. براي مثال، مطالعه اثر بازدارندگي اتمسفر و يا ناهمگوني شتاب جاذبه زمين که در مدارهاي لئو بسيار حياتي است، در مدارهاي ژئو اهميت چنداني ندارد، اما در مقابل، مطالعه اثر جاذبه خورشيد و ماه براي مدارگردهاي منطقه ژئو مهم مي‌باشد.

اهميت موضوع پسماندهاي فضايي

مهمترين دليل مطالعه پسماندهاي فضايي، خطراتي است كه وجود اين پسماندها براي ماموريت‌هاي فضايي به وجود مي‌آورند. سرعت مورد نياز براي قرار دادن جسمي در مدار زمين آهنگ به ارتفاع 36000 كيلومتر از سطح زمين، حدود 3 كيلومتر بر ثانيه مي‌باشد. اين سرعت با كاهش ارتفاع افزايش مي‌يابد تا جايي‌که سرعت لازم براي تزريق مدارگردي در مدار 200 کيلومتري از سطح زمين به حدود 8 كيلومتر بر ثانيه مي‌رسد. برخورد حتي کوچکترين شئ با سرعت‌هاي اشاره شده مي‌تواند براي پروازهاي سرنشين‌دار يا غيرسرنشين‌دار تهديدي جدي به حساب آيد. به عبارتي، خطر اصلي پسماندهاي فضايي مربوط به انرژي جنبشي بسيار زياد آنها است که در اثر يک تصادم، رها شده و باعث ايجاد خسارت زيادي خواهد شد. برخورد ريزترين پسماند با سطح نازك و به شدت حساس لباس فضانورداني كه براي انجام مأموريت‌هاي فضايي، مجبور به راه‌پيمايي در اطراف سفينه خود مي‌شوند، مي‌تواند خطرات عمده‌اي براي آنها در‌بر‌داشته باشد. پسماندي به قطر فقط نيم ميليمتر قادر به سوراخ كردن لباس فضايي و خراشيدن پوست بدن فضانوردان خواهد شد. پسماندهاي بزرگتر، حتماً خطرات بيشتري براي آنها خواهد داشت. وضعيت ماهواره‌ها، علي‌رغم داشتن پوشش‌هاي مقاومتر، بهتر نيست. برخورد يک پسماند فضايي کوچک با يک ماهواره و يا ايستگاه فضايي فعال مي‌تواند باعث از کار افتادن آنها شود و حتي در صورت بزرگتر بودن پسماند، سبب متلاشي شدن ماهواره نيز خواهد شد. به عنوان مثال اگر پسماندي با قطر حدود 1 سانتي‌متر با سرعتي معادل 8 كيلومتر بر ثانيه كه براي مدارهاي كم ارتفاع، سرعت محتملي است به ماهواره‌اي برخورد كند، انرژيي معادل يك نارنجك دستي آزاد خواهد كرد. متاسفانه چنين پسماندهاي بسيار كوچكي قابل مشاهده، رهگيري و فهرست‌برداري نيستند و به‌طبع نمي‌توان مسير آنها را حدس زد و از آنها دوري نمود. روي همين اصل گسترش تحقيقات براي بهبود طراحي، فرايند ساخت و استفاده از مواد جديد و ترکيبي در دستور کار تمامي دفاتر طراحي فضايي قرار دارد. موضوع برخورد و تصادم با پسماندها خطرپذيري اقتصادي استفاده از فضا را به شدت افزايش داده و ادامه تحقيقات فضايي و سفرهاي اکتشافي را با بن‌بست مواجه خواهد کرد. به همين دليل براي آژانس‌هاي فضايي و صاحبان ماهواره‌هاي تجاري، علمي و نظامي بسيار مهم است که اطلاعات دقيق و جامعي از جمعيت، مشخصات و موقعيت پسماندها داشته باشند.
منبع: http://www.pishran.com

---

معرفی سایت مرتبط با این مقاله