يمكن للأقمار الصناعية الموجودة في مدار أرضي منخفض (LEO) أن تبتعد مئات الأميال عن مساراتها المتوقعة عند حدوث طقس فضائي سيئ. وتؤثر المشكلة على محطة الفضاء الدولية ومحطة تيانجونج الفضائية الصينية والعديد من أقمار مراقبة الأرض التي تحتاج إلى رؤية قريبة لكوكبنا.
ويقول الخبراء إن عدم اليقين بشأن تحديد المواقع يزيد من خطر الاصطدامات المدارية الخطيرة، مما يهدد بتفاقم الوضع مشكلة الحطام الفضائي وجعل الفضاء المحيط بالأرض غير آمن.
“على ارتفاعات 500 كيلومتر [310 miles]، يمكننا تحديد موقفنا الأقمار الصناعية بدقة 2 سم [0.8 inches]قال أليكس سالتمان، الرئيس التنفيذي لشركة GeoOptics للأقمار الصناعية ومقرها كاليفورنيا، والتي تجري قياسات الأرصاد الجوية للغلاف الجوي العلوي للأرض، لموقع Space.com: “لكن على ارتفاعات منخفضة، تصبح مشكلة كبيرة”.
متعلق ب: الطقس الفضائي: ما هو وكيف يتم التنبؤ به؟
كلما انخفض المدار، زادت عدم الدقة. وذلك لأن الطقس الفضائي يؤثر على كثافة الغلاف الجوي العلوي للأرض. وبما أن كثافة الغلاف الجوي تتناقص بشكل طبيعي مع الارتفاع، فإن التغيرات الناجمة عن الطقس الفضائي تكون أكبر بالقرب من الأرض أرض. كلما زادت الكثافة، زاد السحب الذي تواجهه الأقمار الصناعية، مما يبطئها ويجعلها تغوص نحو الأرض. في أدنى الارتفاعات، يمكن للأقمار الصناعية أن تكون على بعد مئات الأميال من مساراتها المتوقعة عندما تكون بعيدة جدًا الرياح الشمسية قال ديفيد فالادو، أحد كبار علماء الديناميكا الفلكية في مركز عمليات الفضاء التجارية (COMSPOC)، لموقع Space.com: “تضرب الشمس ضربات من الشمس”.
الارتفاعات التي تبلغ حوالي 250 ميلاً (400 كم) أو أقل هي الأكثر تضرراً. في هذه المناطق المدارية بالضبط تطير بعض المركبات الفضائية الأكثر قيمة. ال محطة الفضاء الدولية تدور على ارتفاع 250 ميلاً فوق الأرض، و تيانجونج يتواجد أعلى قليلاً فقط، على ارتفاع 260 ميلاً (425 كم). يتطلع الباحثون بشكل متزايد إلى هذه المدارات الأرضية المنخفضة جدًا لأنها توفر رؤية تفصيلية للأرض، وهناك خطط جارية لمهمات جديدة للعمل في هذا الفضاء.
يقول سالتمان: “كلما هبطت إلى الغلاف الجوي، كلما كان بإمكانك القيام بأنواع معينة من القياسات بشكل أفضل”. “على سبيل المثال، تصبح قياسات الرادار أفضل بكثير كلما تمكنت من الوصول إلى مستوى أدنى.”
عندما ينفد الوقود الذي يساعدها على الحفاظ على ارتفاعها، تبدأ الأقمار الصناعية في الدوران نحو الأسفل. وفي طريقهم، يمرون عبر هذه المنطقة التي تتسم بدرجة عالية من عدم اليقين، مما يشكل تهديدًا للمركبات الفضائية العاملة. يتم تحديد مسارات الأقمار الصناعية وقطع الحطام الفضائي قبل عدة أيام، باستخدام قياسات الرادارات الأرضية وأجهزة الاستشعار البصرية. لكن انفجارًا قويًا للرياح الشمسية من الشمس يمكن أن يبطل هذه التوقعات تمامًا. وهذا يخلق تحديات لمشغلي المركبات الفضائية وهم يكافحون من أجل التأكد من مدى قرب مركباتهم الفضائية من الأجسام الأخرى.
وقال دان أولتروج، كبير العلماء في COMSPOC، لموقع Space.com: “إنه أمر يجب الإجابة عليه في نهاية المطاف، لأنه يجب على المشغل أن يقرر ما إذا كان سيقوم بمناورة تجنب الاصطدام أم لا”. “إذا قرروا المناورة و مناخ الفضاء التغييرات التي تغير ملفات تعريف السحب وأين ومدى تقارب الأشياء معًا. قد يلغي المناورة ويزيد المخاطر في الواقع.”
خطة مشغلي الأقمار الصناعية مناورات تجنب الاصطدام عدة أيام والعديد من المدارات مقدما. لكن المتنبئين بالطقس الفضائي لديهم فهم محدود للغاية لما يحدث الشمس سوف تفعل المقبل. طرد الكتلة الإكليليةs (CME) – انفجارات هائلة من البلازما شديدة الحرارة من الغلاف الجوي العلوي للشمس – تنفجر من البقع الشمسية دون سابق إنذار وتستغرق يومين أو ثلاثة أيام للوصول إلى الأرض. علاوة على ذلك، لا يستطيع العلماء عمومًا قياس قوة الانبعاث الإكليلي الإكليلي إلا قبل حوالي 30 دقيقة من اصطدامه بالكوكب، عندما يمر عبر مرصد الشمس والغلاف الشمسي (SOHO)، وهي مركبة فضائية تشترك في تشغيلها وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا على بعد حوالي 900 ألف ميل (1.5 مليون كيلومتر). من الأرض.
وقال فالادو: “إذا كان لديك تحذير تم إصداره قبل ساعة من موعده، فربما لا يكون ذلك كافياً للحصول على القيادة والسيطرة للتخطيط للمناورة”.
متعلق ب: يتسبب الطقس الشمسي الجامح في هبوط الأقمار الصناعية من مدارها. سوف يزداد الأمر سوءًا.
قصص ذات الصلة:
– متلازمة كيسلر ومشكلة الحطام الفضائي
– كان من الممكن أن تنقذ توقعات الطقس الفضائي الأفضل أقمار SpaceX Starlink من العاصفة الشمسية
– يمكن لمهمة وكالة ناسا المخططة إلى “الجاهلية” أن تحسن توقعات الطقس الفضائي
وأضاف فالادو أن سلوك الشمس اليومي ليس فقط هو الذي لا يُفهم جيدًا. عدد البقع الشمسية التوهجات الشمسية وتختلف الانبعاثات الإكليلية التي تنشأ من النجم على نطاقات زمنية أطول بعد دورة مدتها 11 عامًا تقريبًا تتأرجح من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى إلى الحد الأدنى التالي. تكمن المشكلة في أن كل دورة شمسية لها قوة مختلفة، وبالتالي لا يستطيع مشغلو المركبات الفضائية التخطيط مسبقًا، حيث لا يمكنهم التنبؤ بمدى سوء الطقس الفضائي خلال مهمتهم التالية. وتعني الدورة الأكثر نشاطًا أن المركبة الفضائية ستواجه المزيد من السحب، ونتيجة لذلك، ينفد الوقود بشكل أسرع وتخرج من المدار بشكل أسرع. قد تكون الاختلافات جوهرية.
وقال سالتمان: “بشكل عام، نخطط لعمر خمس سنوات للأقمار الصناعية”. “لكن الأمر يختلف. فمن غير المرجح أن يستغرق الأمر أقل من ثلاث سنوات، ولكن مع وجود اختلافات [in solar activity] يمكن أن يصل إلى 10 أو 12 عامًا.”
وأضاف سالتمان أن GeoOptics فقدت قمرًا صناعيًا عاملاً بسبب الطقس الفضائي. لم يكن السحب هو الجاني في هذه الحالة؛ أدت زيادة مستويات الإشعاع الناجمة عن الرياح الشمسية إلى إتلاف إلكترونيات القمر الصناعي.
وقال سالتمان: “من الصعب معرفة ما إذا كانت دورة البقع الشمسية هي المسؤولة، لكننا لم نشهد أي مشاكل مثل هذه من قبل”.
ويتوقع العلماء أن التيار الدورة الشمسية، وهو الخامس والعشرون منذ بدء التسجيل، وسيصل إلى الحد الأقصى في نهاية هذا العام. منذ الحد الأقصى الأخير في عام 2014، زاد عدد الأقمار الصناعية في المدار سبعة أضعاف. أصبح الفضاء حول الأرض الآن أكثر ازدحامًا من أي وقت مضى، وسيتعين على العشرات من شركات الفضاء الجديدة التي انضمت إلى المعركة منذ آخر مرة كان فيها الطقس الفضائي سيئًا للغاية، أن تتعلم كيفية التعايش معه. ويعمل علماء الطقس الفضائي وخبراء التنبؤ بمسارات الأقمار الصناعية جاهدين لمساعدتهم. لكن الأمور قد تصبح صعبة بعض الشيء في العامين المقبلين.