توصلت دراسة جديدة إلى أن التصادمات المدارية تتسبب في إطلاق قطع صغيرة من النفايات الفضائية إشارات يمكن اكتشافها من الأرض.
خردة الفضاء مشكلة متنامية. اعتبارًا من نوفمبر 2023، كانت شبكات مراقبة الفضاء في العالم تتتبع حوالي 35610 قطعة من الحطام الفضائي أكبر من 4 بوصات (10 سنتيمترات)، بحسب وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا). هذه الأشياء عبارة عن أقمار صناعية قديمة، ومراحل صاروخية مستخدمة وشظايا ناتجة عن الاصطدامات والانفجارات المدارية.
ومع ذلك، فإن هذه الأجسام المتعقبة ليست سوى قمة جبل الجليد. يُعتقد أن حوالي مليون قطعة يتراوح حجمها بين 0.4 بوصة و4 بوصات (من 1 إلى 10 سنتيمترات) تندفع حولها. أرض بسرعات هائلة. ويبلغ العدد التقديري للشظايا الموجودة في المدار والتي يقل حجمها عن 0.4 بوصة 130 مليونًا، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية. هذه البتات غير مرئية في الغالب لطرق تتبع الحطام الحالية، مثل الرادارات الأرضية والتلسكوبات البصرية. ومع ذلك، فهي تحتوي على ما يكفي من القوة لتدمير العمليات أو إلحاق أضرار جسيمة بها الأقمار الصناعية إذا ضربوهم.
قد تساعد طريقة جديدة ابتكرها باحثون من جامعة ميشيغان في حل المشكلة.
متعلق ب: يشعر العلماء بالقلق من أن صعود السياحة الفضائية يمكن أن يؤثر على مناخ الأرض بطرق غير متوقعة
باستخدام المحاكاة الحاسوبية، وجد الباحثون أنه عندما يصطدم جسمان بسرعات مدارية – سرعات هائلة يمكن أن تقترب من 20 ألف ميل في الساعة (30 ألف كيلومتر في الساعة) – فإنهما ينتجان رشقات كهربائية يمكن رصدها بواسطة التلسكوبات الراديوية الأرضية.
الفضاء ضخم، لذلك حتى مع كل الفوضى الموجودة هناك، لا تتصادم الأشياء كثيرًا. ولكن عندما يكون هناك اصطدام، فإن الشظايا الصغيرة الناتجة تكون مشحونة كهربائيا. عندما تقترب اثنتان من هذه الشظايا المشحونة من بعضها البعض، فإنها تطلق شرارات يمكن اكتشافها. ويقارن الباحثون هذا التأثير بالكهرباء الساكنة الناتجة عن فرك أنواع معينة من المواد ضد بعضها البعض، مثل البالون على شعرك.
ويعترف الباحثون بأن هذه الإشارات قصيرة العمر وضعيفة إلى حد ما. ومع ذلك، فإنهم يعتقدون أنه مع بعض العمل الإضافي، يمكن أن تساعد هذه الطريقة في تتبع القطع الصغيرة غير المرئية حتى الآن، ولكنها خطيرة، من الحطام الفضائي التي تدور حول كوكبنا.
وقال نيلتون رينو، أستاذ المناخ وعلوم الفضاء وهندسة الطيران في جامعة ميشيغان والباحث الرئيسي وراء البحث الجديد: “في الوقت الحالي، نكتشف الحطام الفضائي من خلال البحث عن الأجسام التي تعكس إشارات الضوء أو الرادار”. بالوضع الحالي. “كلما أصبحت الأجسام أصغر، أصبح من الصعب الحصول على ضوء الشمس أو إشارات الرادار القوية بما يكفي لرصدها من الأرض.”
وتشير أعمال النمذجة التي أجراها الفريق إلى أن طبيعة الإشارة المنبعثة من قطع الحطام المشحونة تعتمد على المادة التي يتكون منها الجسم والسرعة التي يحدث بها الاصطدام. قد يتم حجب اكتشاف الإشارات الأضعف بسبب الضوضاء الكهربائية الناتجة عن هوائيات الكشف. بالإضافة إلى ذلك، قد لا تتمكن الإشارات الضعيفة جدًا من المرور الغلاف الجوي للأرض. لكن الباحثين يعتقدون أن هذه الطريقة يمكنها في النهاية الكشف عن قطع الحطام الصغيرة التي يصل حجمها إلى 0.04 بوصة (1 ملم).
قصص ذات الصلة:
– قطعتان كبيرتان من النفايات الفضائية تصطدمان تقريبًا في “الحي السيئ” المداري
– هدف تنظيف الحطام الفضائي Clearspace-1 في المدار قد أصيب للتو بالحطام الفضائي
– شركة خاصة تريد تنظيف النفايات الفضائية باستخدام “أكياس الالتقاط” في مدار الأرض
ويخطط الفريق لإجراء المزيد من عمليات المحاكاة الحاسوبية ومقارنة نتائجها بإشارات حقيقية تقيسها وكالة ناسا شبكة الفضاء السحيق، وهي شبكة عالمية من الهوائيات التي تساعد وكالة الفضاء الأمريكية على التواصل مع مجساتها الفضائية البعيدة.
ويأملون أن تكشف طبيعة الإشارات في نهاية المطاف الكثير عن شظايا الحطام أكثر من مجرد موقعها. ويعتقد الباحثون أنهم قد يكونون قادرين على استنتاج شكل القطعة وحالتها من القياسات.
وقالت أخافان تافتي: “نريد أن نعرف ما إذا كان الجسم صلبًا أم لينًا، لأن ذلك سيؤثر على كيفية دورانه ومدى الضرر الذي يمكن أن يحدثه”.
تشكل الزيادة في الحطام المداري مصدر قلق كبير لمجتمع الفضاء. إن كمية الحطام المداري آخذة في التزايد، ولكن كذلك عدد الأقمار الصناعية العاملة. وبالتالي فإن احتمالات الاصطدامات المدمرة تزداد ارتفاعًا من أي وقت مضى. ويخشى الباحثون من أن تؤدي بعض الاصطدامات المدارية المؤسفة إلى حالة خارجة عن السيطرة تسمى “الانهيار”. متلازمة كيسلر. هذه المتلازمة، التي تنبأ بها عالم الفيزياء في وكالة ناسا دونالد كيسلر في أواخر السبعينيات، عبارة عن سلسلة من الاصطدامات التي لا يمكن إيقافها، حيث ينتج عن كل حادث تحطم جديد شظايا تهدد المركبات الفضائية الأخرى. وتتوقف المتلازمة فقط عندما لا يكون هناك أي أشياء كبيرة يمكن تدميرها.
الدراسة تم تقديمه في المؤتمر الدولي الثاني للحطام المداري في شوجر لاند، تكساس، يوم الثلاثاء (5 ديسمبر).