عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يدق العلماء أجراس الإنذار بشأن تزايد عدد الأقمار الصناعية التي تحترق في الغلاف الجوي العلوي للأرض.
عند حرقها، المواد التي تتكون منها الأقمار الصناعية تؤدي إلى ظهور مواد كيميائية معروفة بأنها تلحق الضرر بطبقة الأوزون تؤثر على مناخ الأرض. هل هذا يعني أننا يجب أن نتوقف عن إطلاق المركبات الفضائية إلى الفضاء؟
ليس بالضرورة. فيما يلي أربعة حلول يمكن أن تساعد في تقليل كمية المواد الضارة المحتملة رماد الأقمار الصناعية في الغلاف الجوي.
الأقمار الصناعية القابلة للاسترداد
صناعة الفضاء تزدهر. وعلى مدار الخمسة عشر عامًا الماضية، زاد عدد الأقمار الصناعية الموجودة في المدار بمقدار عشرة أضعاف، ومن المتوقع أن يستمر هذا النمو. وفي غضون 10 سنوات، يمكن أن يدور 100 ألف قمر صناعي أرض100 مرة أكثر مما كانت عليه في عام 2010. وستنتمي معظم هذه الأقمار الصناعية إلى مجموعات ضخمة، وهي أساطيل هائلة مكونة من عشرات الآلاف من الأقمار الصناعية، مثل قمر سبيس إكس. ستارلينك.
متعلق ب: التلوث الناجم عن إطلاق الصواريخ وحرق الأقمار الصناعية يمكن أن يسبب حالة الطوارئ البيئية القادمة
يرغب مشغلو Megaconstellation في استبدال أقمارهم الصناعية كل خمس سنوات بأقمار أحدث وأكثر قوة. لمنع تراكم الحطام الفضائييخططون للتخلص من الأقمار الصناعية القديمة عن طريق إرسالها إلى الغلاف الجوي لتحترق.
ومع ذلك، تقترح شركة Space Forge الناشئة في المملكة المتحدة حلاً مختلفًا. وينبغي تصميم الأقمار الصناعية بحيث تنجو من العودة النارية حتى يتسنى استعادتها على الأرض، وتجديدها وإطلاقها مرة أخرى.
صياغة الفضاء هي شركة تصنيع ناشئة في المدار تعمل على تطوير دروع حرارية كبيرة قابلة للطي يمكنها البقاء على قيد الحياة أثناء الطيران عبر الغلاف الجوي، مما يحمي المواد الثمينة المصنوعة في الفضاء على متن المركبة الفضائية أثناء العودة إلى الأرض.
إذا نجحت الفكرة، فقد تغير التكنولوجيا تمامًا الطريقة التي تتم بها الأشياء في الفضاء.
وأضاف “نعتقد أن التحرك نحو استراتيجية إعادة الأقمار الصناعية سليمة وتجديدها وإعادة إطلاقها قد يكون جزءا من الحل لمشكلة الأقمار الصناعية”. [satellite air pollution] قال أندرو بيكون، الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في Space Forge والمؤسس المشارك، في ورشة عمل عقدت في سبتمبر 2024 حول حماية الأرض والفضاء الخارجي من التخلص من المركبات الفضائية والحطام، عقدت في جامعة ساوثامبتون في المملكة المتحدة.
وأضاف: “هناك الكثير من الأسباب الاقتصادية للقيام بذلك. نحن بحاجة فقط إلى التغلب على العقبات التكنولوجية”.
حتى الآن، لم يتم تصميم سوى عدد قليل من المركبات الفضائية للنجاة من سقوطها من السماء – على سبيل المثال، سفن الفضاء المخصصة للإنسان، والكبسولات التي تحتوي على عينات من الكويكبات والأجرام السماوية الأخرى. سبيس اكستنين البضائع. وتهلك مركبات فضائية أخرى أثناء هبوطها على الأرض، إما أن تتفكك تمامًا، أو في بعض الحالات، تترك وراءها بقايا متفحمة من المعدن، والتي (عادةً) تتحطم في المناطق النائية حيث لا تسبب أي ضرر للبشر والممتلكات.
إعادة تدوير الحطام الفضائي
بدلاً من استعادة الأقمار الصناعية المعادة من سطح الأرض، يعتقد بعض التقنيين أنه سيكون من الأفضل إعادة تدوير وإعادة معالجة المركبات الفضائية في المدار. وفي معرض حديثه في ورشة عمل ساوثامبتون، قدم باتريك نيومان، كبير العلماء والمؤسس المشارك لشركة نيومان سبيس الأسترالية الناشئة، فكرة عن نظام دفع كهربائي جديد يمكنه استخدام الألومنيوم من الأقمار الصناعية القديمة كوقود. العملية أكثر تعقيدًا قليلًا من مجرد جمع النفايات الفضائية وإدخالها في محرك الدفع. ويتطلب الأمر مسبكًا مداريًا يعالج النفايات المجمعة.
وقال نيومان في عرضه التقديمي: “يمكن للنظام استخدام أي شيء صلب وموصل كوقود دافع، وهذا يشمل سبائك الألومنيوم”.
وأوضح نيومان أن نظام الدفع يعتمد على تقنية القوس الكاثودي التي تُستخدم عادة لترسيب الأغشية الرقيقة والطلاءات.
وقال نيومان: “إنها تعمل بشكل مشابه لآلة اللحام الكهربائي”. “يتم ضرب قوس بين الكاثود والأنود. فهو يبخر المواد من سطح الكاثود، ويؤينها ويسرعها إلى أسفل. والبلازما المشتقة من الكاثود هي الآن العادم وتدفع المركبة الفضائية على طول.”
نيومان الفضاء هو جزء من كونسورتيوم من الشركات العمل كجزء من أ
مشروع برنامج أبحاث الابتكار في الأعمال الصغيرة بتمويل من وكالة ناسا. الشركات، بما في ذلك رائدة إزالة الحطام النشطة مقياس نجميتريد شركتا Nanoracks وCislunar Industries إطلاق مهمة توضيحية تثبت أن أجهزة الدفع الجديدة يمكن أن تعمل بالوقود المصنوع مباشرة في الفضاء من نفايات الأقمار الصناعية.
متعلق ب: متلازمة كيسلر ومشكلة الحطام الفضائي
عمليات إعادة الدخول الهندسية
تعد الأقمار الصناعية القابلة للاسترداد وإعادة تدوير الحطام في المدار من المفاهيم التكنولوجية الجديدة تمامًا والتي لا تزال بعيدة عن التنفيذ بطريقة مجدية. ولكن هناك طرقًا لتقليل كمية رماد الأقمار الصناعية الخطيرة الغلاف الجوي للأرض على الفور تقريبًا، قال مينكوان كيم، الأستاذ المشارك في الملاحة الفضائية بجامعة ساوثامبتون، لموقع Space.com.
يعرف العلماء أن الأقمار الصناعية تحترق على ارتفاعات تتراوح بين 37 ميلاً وميلاً (60 إلى 80 كيلومترًا). تبقى المركبات الكيميائية الناشئة في الغلاف الجوي لعقود، وربما لقرون، ثم تهبط تدريجياً إلى ارتفاعات أقل وتسبب الضرر على طول الطريق. لكن كيم قال إن مشغلي الأقمار الصناعية يمكنهم توجيه الأقمار الصناعية لتتفكك على ارتفاعات منخفضة، على ارتفاع يتراوح بين 20 إلى 30 كيلومترًا، وبالتالي تقليل مدى الضرر.
وقال كيم: “عند تلك الارتفاعات، ستكون الأكاسيد المعدنية موجودة لفترة أقصر بكثير”. “سوف يسقطون على الأرض بشكل أسرع بكثير، ولن يكون تأثيرهم كبيرًا”.
يمكن للمشغلين أيضًا تغيير الزاوية التي تدخل بها الأقمار الصناعية إلى الغلاف الجوي. وهذا بدوره يغير درجة الحرارة التي تتعرض لها المركبة الفضائية أثناء اندفاعها عبر الهواء الكثيف.
وقال كيم: “لقد وجدنا علميا أنه عندما يتم حرق المعدن، فإن بعضه يشكل جزيئات معدنية وبعضها يشكل أكسيد فلز”. “نعتقد أن الجزيئات المعدنية ليست ضارة بالبيئة مثل أكاسيد المعادن. ومن خلال تغيير درجة الحرارة التي يحترق فيها القمر الصناعي، يمكننا تحويل المزيد منها إلى جزيئات بدلاً من أكاسيد.”
مواد جديدة
قصص ذات صلة:
— وجدت طائرات ناسا أن النفايات الفضائية المحترقة تلوث الغلاف الجوي العلوي للأرض
– من سيحل مشكلة النفايات الفضائية؟
– كم عدد الأقمار الصناعية التي يمكننا وضعها بأمان في مدار الأرض؟
ويفكر العلماء أيضًا فيما إذا كان بإمكانهم استبدال سبائك الألومنيوم، وهي المادة المستخدمة حاليًا في تصنيع الأقمار الصناعية والصواريخ، بشيء أكثر صداقة للبيئة.
إلا أن هذا البحث لا يزال في مراحله المبكرة للغاية. كيم يحذر من ذلك مواد جديدة يمكن أن يطرح تحديات جديدة غير مفهومة حاليًا.
وقال كيم: “المشكلة هي أنه بمجرد أن نقدم مادة جديدة، فإن المادة الجديدة قد تسبب شيئا مماثلا”.