أدى التوسع السريع في الذكاء الاصطناعي والخدمات السحابية إلى زيادة الطلب على الطاقة الحاسوبية. وقد أدت هذه الزيادة إلى إجهاد البنية التحتية للبيانات، الأمر الذي يتطلب الكثير من الكهرباء لتشغيلها. يمكن لمركز بيانات واحد متوسط الحجم هنا على الأرض أن يستهلك ما يكفي من الكهرباء لتشغيل حوالي 16500 منزل، مع مرافق أكبر تستهلك ما يعادل مدينة صغيرة.
على مدى السنوات القليلة الماضية، دافع قادة التكنولوجيا بشكل متزايد عن البنية التحتية للذكاء الاصطناعي في الفضاء كوسيلة لتلبية متطلبات الطاقة لمراكز البيانات.
وفي الفضاء، تكون أشعة الشمس ــ التي تستطيع الألواح الشمسية تحويلها إلى كهرباء ــ وفيرة وموثوقة. في 4 نوفمبر 2025، كشفت جوجل النقاب عن مشروع Suncatcher، وهو اقتراح جريء لإطلاق كوكبة مكونة من 81 قمرًا صناعيًا في مدار أرضي منخفض. وتخطط لاستخدام الكوكبة لحصد ضوء الشمس لتشغيل الجيل القادم من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في الفضاء. لذلك، بدلًا من إرسال الطاقة إلى الأرض، ستقوم الكوكبة بإرسال البيانات إلى الأرض.
على سبيل المثال، إذا سألت أحد روبوتات الدردشة عن كيفية خبز الخبز المخمر، فبدلاً من تشغيل مركز بيانات في فيرجينيا لصياغة إجابة، سيتم إرسال استفسارك إلى الكوكبة في الفضاء، وتتم معالجته بواسطة شرائح تعمل بالطاقة الشمسية فقط، ويتم إرسال الوصفة مرة أخرى إلى جهازك. إن القيام بذلك يعني ترك الحرارة الكبيرة المتولدة في الفراغ البارد للفضاء.
باعتباري رائد أعمال في مجال التكنولوجيا، فإنني أشيد بخطة جوجل الطموحة. ولكن كعالم فضاء، أتوقع أن الشركة سوف تضطر قريبًا إلى التعامل مع مشكلة متنامية: الحطام الفضائي.
رياضيات الكوارث
إن الحطام الفضائي – مجموعة الأجسام البائدة التي صنعها الإنسان في مدار الأرض – يؤثر بالفعل على وكالات الفضاء والشركات ورواد الفضاء. يتضمن هذا الحطام قطعًا كبيرة، مثل مراحل الصواريخ المستهلكة والأقمار الصناعية الميتة، بالإضافة إلى بقع صغيرة من الطلاء وشظايا أخرى من الأقمار الصناعية المتوقفة.
ينتقل الحطام الفضائي بسرعات تفوق سرعة الصوت تبلغ حوالي 17500 ميل في الساعة (28000 كم/ساعة) في مدار أرضي منخفض. بهذه السرعة، فإن الاصطدام بقطعة من الحطام بحجم حبة التوت سيشعرك وكأنك اصطدمت بسندان ساقط.
لقد خلقت تفكك الأقمار الصناعية واختبارات الأجسام المضادة للأقمار الصناعية كمية مثيرة للقلق من الحطام، وهي أزمة تفاقمت الآن بسبب التوسع السريع للأبراج التجارية مثل Starlink التابعة لشركة SpaceX. تضم شبكة ستارلينك أكثر من 7500 قمر صناعي، والتي توفر إنترنت عالمي عالي السرعة.
تقوم قوة الفضاء الأمريكية بتتبع أكثر من 40 ألف جسم أكبر من الكرة اللينة باستخدام الرادار الأرضي والتلسكوبات البصرية. إلا أن هذا العدد يمثل أقل من 1% من الأجسام الفتاكة الموجودة في المدار. الأغلبية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن لهذه التلسكوبات التعرف عليها وتتبعها بشكل موثوق.
وفي نوفمبر 2025، اضطر ثلاثة رواد فضاء صينيين على متن محطة تيانجونج الفضائية إلى تأخير عودتهم إلى الأرض لأن كبسولتهم اصطدمت بقطعة من الحطام الفضائي. وبالعودة إلى عام 2018، شكلت حادثة مماثلة على محطة الفضاء الدولية تحديًا للعلاقات بين الولايات المتحدة وروسيا، حيث تكهنت وسائل الإعلام الروسية بأن رائد فضاء ناسا ربما قام بتخريب المحطة عمدًا.
إن الغلاف المداري الذي يستهدفه مشروع جوجل – وهو مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع حوالي 400 ميل (650 كيلومترًا) فوق الأرض – هو موقع رئيسي للطاقة الشمسية دون انقطاع. في هذا المدار، ستكون المصفوفات الشمسية للمركبة الفضائية دائمًا تحت أشعة الشمس المباشرة، حيث يمكنها توليد الكهرباء لتشغيل حمولة الذكاء الاصطناعي الموجودة على متن الطائرة. ولكن لهذا السبب، فإن المدار المتزامن مع الشمس هو أيضًا الطريق السريع الأكثر ازدحامًا في المدار الأرضي المنخفض، والأجسام الموجودة في هذا المدار هي الأكثر احتمالية للاصطدام بالأقمار الصناعية الأخرى أو الحطام.
مع وصول أجسام جديدة وتفكك الأجسام الموجودة، يمكن أن يقترب المدار الأرضي المنخفض من متلازمة كيسلر. في هذه النظرية، بمجرد أن يتجاوز عدد الأجسام الموجودة في المدار الأرضي المنخفض عتبة حرجة، فإن الاصطدامات بين الأجسام تولد سلسلة من الحطام الجديد. في نهاية المطاف، قد تؤدي سلسلة الاصطدامات هذه إلى جعل مدارات معينة غير صالحة للاستخدام تمامًا.
الآثار المترتبة على مشروع Suncatcher
يقترح مشروع Suncatcher مجموعة من الأقمار الصناعية التي تحمل ألواحًا شمسية كبيرة. سوف يطيرون في دائرة نصف قطرها كيلومتر واحد فقط، مع تباعد كل عقدة عن بعضها البعض بأقل من 200 متر. ولوضع ذلك في نصابه الصحيح، تخيل مضمار سباق بحجم مضمار سباق دايتونا الدولي تقريبًا، حيث تتسابق 81 سيارة بسرعة 17500 ميل في الساعة – في حين تفصل بينها فجوات حول المسافة التي تحتاجها للفرملة بأمان على الطريق السريع.
يعد هذا التكوين فائق الكثافة ضروريًا للأقمار الصناعية لنقل البيانات إلى بعضها البعض. تقوم الكوكبة بتقسيم أعباء عمل الذكاء الاصطناعي المعقدة عبر جميع وحداتها البالغ عددها 81 وحدة، مما يمكنها من “التفكير” ومعالجة البيانات في وقت واحد كعقل واحد ضخم وموزع. تتعاون Google مع إحدى شركات الفضاء لإطلاق نموذجين أوليين من الأقمار الصناعية بحلول أوائل عام 2027 للتحقق من صحة الأجهزة.
لكن في فراغ الفضاء، يعتبر الطيران في التشكيل معركة مستمرة ضد الفيزياء. في حين أن الغلاف الجوي في المدار الأرضي المنخفض رقيق بشكل لا يصدق، إلا أنه ليس فارغًا. تخلق جزيئات الهواء المتناثرة قوة سحب مدارية على الأقمار الصناعية، حيث تدفع هذه القوة ضد المركبة الفضائية، مما يؤدي إلى إبطائها وإجبارها على الهبوط في الارتفاع. تواجه الأقمار الصناعية ذات المساحات الكبيرة مشكلات أكبر فيما يتعلق بالسحب، حيث يمكن أن تعمل مثل الشراع الذي يلتقط الريح.
وللإضافة إلى هذا التعقيد، يمكن لتيارات الجسيمات والمجالات المغناطيسية القادمة من الشمس – المعروفة بالطقس الفضائي – أن تتسبب في تقلب كثافة جزيئات الهواء في مدار الأرض المنخفض بطرق لا يمكن التنبؤ بها. تؤثر هذه التقلبات بشكل مباشر على السحب المداري.
عندما تكون المسافة بين الأقمار الصناعية أقل من 200 متر، يتبخر هامش الخطأ. لا يمكن لاصطدام واحد أن يدمر قمرًا صناعيًا واحدًا فحسب، بل يرسله إلى جيرانه، مما يؤدي إلى سلسلة يمكن أن تمحو المجموعة بأكملها وتتناثر بشكل عشوائي ملايين القطع الجديدة من الحطام في مدار أصبح بالفعل حقل ألغام.
أهمية التجنب النشط
ولمنع الاصطدامات والتسلسلات، يمكن لشركات الأقمار الصناعية أن تتبنى معيار عدم ترك أي أثر، وهو ما يعني تصميم أقمار صناعية لا تتشظى، أو تطلق حطامًا، أو تعرض جيرانها للخطر، ويمكن إزالتها بأمان من المدار. بالنسبة لكوكبة كثيفة ومعقدة مثل Suncatcher، فإن تلبية هذا المعيار قد يتطلب تجهيز الأقمار الصناعية بـ “ردود الفعل” التي تكتشف وتتحرك بشكل مستقل عبر مجال الحطام. لا يتضمن التصميم الحالي لـ Suncatcher إمكانات التجنب النشطة هذه.
في الأشهر الستة الأولى من عام 2025 فقط، أجرت كوكبة Starlink التابعة لشركة SpaceX 144404 مناورة مذهلة لتجنب الاصطدام لتفادي الحطام والمركبات الفضائية الأخرى. وبالمثل، من المحتمل أن يواجه Suncatcher حطامًا أكبر من حبة رمل كل خمس ثوانٍ.
تقتصر البنية التحتية لتتبع الأجسام اليوم عمومًا على الحطام الأكبر من الكرة اللينة، مما يترك الملايين من قطع الحطام الأصغر غير مرئية فعليًا لمشغلي الأقمار الصناعية. ستحتاج الكوكبات المستقبلية إلى نظام كشف على متن الطائرة يمكنه اكتشاف هذه التهديدات الصغيرة بشكل فعال ومناورة القمر الصناعي بشكل مستقل في الوقت الفعلي.
إن تجهيز Suncatcher بقدرات تجنب الاصطدام النشطة سيكون بمثابة إنجاز هندسي. وبسبب التباعد الضيق، ستحتاج الكوكبة إلى الاستجابة ككيان واحد. ستحتاج الأقمار الصناعية إلى إعادة ضبط مواقعها بشكل متناغم، على غرار سرب الطيور المتزامن. سيحتاج كل قمر صناعي إلى الاستجابة لأدنى تحول من جاره.
دفع الإيجار للمدار
ومع ذلك، فإن الحلول التكنولوجية لا يمكن أن تذهب إلا إلى هذا الحد. في سبتمبر 2022، أنشأت لجنة الاتصالات الفيدرالية قاعدة تتطلب من مشغلي الأقمار الصناعية إزالة مركباتهم الفضائية من المدار في غضون خمس سنوات من اكتمال المهمة. يتضمن هذا عادةً مناورة محكومة للخروج من المدار. يجب على المشغلين الآن حجز ما يكفي من الوقود لتشغيل أجهزة الدفع في نهاية المهمة لخفض ارتفاع القمر الصناعي، حتى يسيطر السحب الجوي وتحترق المركبة الفضائية في الغلاف الجوي.
ومع ذلك، فإن القاعدة لا تتناول الحطام الموجود بالفعل في الفضاء، ولا أي حطام مستقبلي ناتج عن حوادث أو حوادث. ولمعالجة هذه القضايا، اقترح بعض صناع السياسات فرض ضريبة استخدام لإزالة الحطام الفضائي.
من شأن ضريبة الاستخدام أو رسوم الاستخدام المداري أن تفرض على مشغلي الأقمار الصناعية ضريبة على أساس الضغط المداري الذي تفرضه كوكبتهم، مثلما هو الحال مع المركبات الأكبر أو الأثقل التي تدفع رسومًا أكبر لاستخدام الطرق العامة. ستمول هذه الأموال مهام إزالة الحطام النشطة، والتي تلتقط وتزيل أخطر قطع النفايات.
إن تجنب الاصطدامات هو حل تقني مؤقت، وليس حلاً طويل الأمد لمشكلة الحطام الفضائي. وبينما تتطلع بعض الشركات إلى الفضاء باعتباره موطنًا جديدًا لمراكز البيانات، بينما تستمر شركات أخرى في إرسال مجموعات من الأقمار الصناعية إلى المدار، يمكن للسياسات الجديدة وبرامج إزالة الحطام النشطة أن تساعد في إبقاء المدار الأرضي المنخفض مفتوحًا للأعمال.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. بقلم : مجتبى أخوان تفتي . جامعة ميشيغان
اقرأ المزيد:
يتلقى مجتبى أخوان تفتي تمويلًا من وكالة ناسا ونشاط مشاريع الأبحاث الاستخباراتية المتقدمة (IARPA). يقوم بتدريس هندسة أنظمة الفضاء وتصميم وإدارة المهام في كلية الهندسة بجامعة ميشيغان.