أصبحت التأثيرات البيئية لرحلات الفضاء واضحة بشكل متزايد مع إطلاق المزيد والمزيد من المركبات الفضائية في مدار الأرض.
العدد المتزايد من الأقمار الصناعية التي تحترق في الغلاف الجوي للأرض أثار قلق العلماء لسنوات، والآن تستكشف ورقة جديدة كيف يمكن لقشرة “الغبار الموصل” الناشئة حول الكوكب والتي تنتج عن إعادة دخول الأقمار الصناعية أن تؤثر على المجال المغناطيسي الوقائي للأرض.
قالت سييرا سولتر هانت، عالمة الفيزياء الأمريكية ومرشحة الدكتوراه في جامعة أيسلندا، لموقع Space.com: “إننا نحيط الكوكب بالقمامة”. Solter-Hunt هو المؤلف الوحيد للكتاب ورقة جديدة، والذي تم نشره في ديسمبر 2023 كطباعة مسبقة على المستودع عبر الإنترنت Arxiv ولا يزال في انتظار مراجعة النظراء. ومنذ ذلك الحين، أثارت الورقة المناقشات عبر الإنترنت. وتسعد سولتر-هانت بذلك، على الرغم من أن البعض يعتبر استنتاجاتها مبالغ فيها.
وقالت: “أردت أن أبدأ المحادثة”.
متعلق ب: وجدت طائرات ناسا أن النفايات الفضائية المحترقة تلوث الغلاف الجوي العلوي للأرض
واجهت سولتر-هانت مشكلة زيادة تركيزات الغبار المعدني في الغلاف الجوي العلوي للأرض أثناء بحثها لنيل درجة الدكتوراه في “غبار البلازما”. وتشرح أن غبار البلازما ينشأ من تفاعلات الغاز المتأين الهش الذي يشكل الغلاف الجوي العلوي للأرض وجزيئات الرماد المجهرية التي خلفتها احتراق النيازك التي تضرب الكوكب وكذلك من الأقمار الصناعية التي تعود بعد نفاد غبارها. الوقود في نهاية مهمتهم.
تضرب النيازك الأرض منذ بداية الزمن، لكن تركيبها الكيميائي يختلف تمامًا عن تركيب الأقمار الصناعية.
وقال سولتر-هانت: “النيازك تحتوي فقط على كميات ضئيلة من معادن عالية التوصيل”. “ومن ناحية أخرى، فإن الأقمار الصناعية مصنوعة بالكامل من معادن فائقة التوصيل.”
ويتبخر 50 طنًا من الصخور الفضائية في الغلاف الجوي للأرض يوميًا، تاركًا وراءه حوالي 450 كيلوجرامًا من الغبار المشحون، وفقًا لحسابات سولتر-هانت. وهذا أقل بثلاث مرات مما يولده قمر صناعي واحد من نوع Starlink عند عودته. حاليًا، يموت حوالي قمر صناعي قديم في الغلاف الجوي للأرض كل يوم، وفقا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. ولكن مع استمرار مشغلي الكوكبات الضخمة، مثل Starlink التابعة لشركة SpaceX، في بناء أساطيلهم، فمن المتوقع أن ينمو هذا العدد.
إذا أكملت SpaceX كوكبة Starlink من الجيل الثاني المكونة من 42000 قمرًا صناعيًا كما هو مخطط له، فسوف تعود أقمار Starlink وحدها إلى الدخول بمعدل 23 يوميًا. وذلك لأن SpaceX تتوقع تحديث أسطولها بانتظام بمركبات فضائية أحدث وأكثر قدرة.
وقال سولتر-هانت: “يعادل هذا ما يقرب من 29 طنًا من مواد إعادة دخول الأقمار الصناعية يوميًا، فقط لكوكبة ستارلينك الضخمة”.
وقال الباحث إنه مع التكنولوجيا الحالية، من الصعب وضع نموذج لكيفية تأثير هذه الكمية من المواد الموصلة على المجال المغناطيسي للأرض.
وقال سولتر هانت: “الأقمار الصناعية مصنوعة في الغالب من الألومنيوم والألمنيوم موصل فائق”. “تستخدم الموصلات الفائقة لحجب أو تشويه أو حماية المجالات المغناطيسية. ما يقلقني هو أنه في مرحلة ما في المستقبل، يمكن أن يخلق هذا الغبار الموصل بعض الاضطرابات في الغلاف المغناطيسي.”
بالفعل في هذه المرحلة، خلق الحطام العائد من صنع الإنسان غبارًا موصلًا أكثر من كتلة أحزمة فان ألين الإشعاعية للأرض، وهما منطقتان فوق الكوكب حيث تتراكم الجسيمات المشحونة من الشمس بفضل تأثيرات المجال المغناطيسي للكوكب.
تمتد أحزمة فان ألين الداخلية والخارجية بين ارتفاعات 3700 ميل و7400 ميل (6000 و12000 كيلومتر) و16000 و28000 ميل (25000 إلى 45000 كيلومتر) على التوالي. من ناحية أخرى، يتراكم الغبار المغناطيسي الناتج عن إعادة دخول الأقمار الصناعية على ارتفاع أقل بكثير – حوالي 37 إلى 50 ميلاً (60 و80 كم) فوق سطح الأرض.
ويعتقد سولتر-هانت أن الاضطرابات الناجمة عن القشرة الموصلة يمكن أن تحدث ثقوبًا في الدرع المغناطيسي الواقي للأرض، مما قد يسمح لمزيد من الإشعاع الكوني الضار بالوصول إلى سطح الكوكب. يمكن لسيناريو متطرف ومروع تقريبًا أن يرى الغلاف المغناطيسي الضعيف يسمح للرياح الشمسية بالبدء في تجريد الغلاف الجوي للأرض كما فعلت مع الغلاف الجوي للمريخ منذ مليارات السنين. لكن هذا لا يشكل بالتأكيد تهديداً مباشراً.
تشعر شركة Solter-Hunt بالقلق أكثر بشأن التأثيرات على طبقة الأوزون. وعندما يحترق الألومنيوم الصادر عن الأقمار الصناعية، فإنه يتحول إلى أكاسيد الألومنيوم، وهي مادة معروفة بأنها مستنفدة للأوزون.
الخطر الذي يشكله حطام الكوكبة الضخمة على طبقة الأوزون تم استكشافها من قبل بواسطة فريق بحثي بقيادة آرون بولي، الأستاذ المشارك في علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة كولومبيا البريطانية بكندا.
ورفض بولي، الذي نُشرت ورقته البحثية في مجلة Scientific Reports المرموقة، التعليق على بحث سولتر هانت بالتفصيل، لكنه قال إنه “يفتح نقاشًا مهمًا”.
ومع ذلك، قالت كارين روزنلوف، عالمة كيمياء الغلاف الجوي في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، والتي نشرت أوراقًا بحثية حول تأثيرات أكاسيد الألومنيوم الناتجة عن إعادة دخول الأقمار الصناعية إلى الغلاف الجوي العلوي للأرض، إنه يجب التعامل مع الاستنتاجات بحذر.
وقد أعرب العلماء، بما في ذلك روزنلوف وبولي، في السابق عن مخاوفهم بشأن التركيزات المتزايدة لرماد الأقمار الصناعية في الغلاف الجوي للأرض وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على الكوكب على المدى الطويل.
قصص ذات الصلة:
– تلوث الهواء الناتج عن إعادة دخول الأقمار الصناعية الضخمة يمكن أن يسبب ثقب الأوزون 2.0
– الأقمار الصناعية تحترق في الغلاف الجوي العلوي – وما زلنا لا نعرف ما هو تأثير ذلك على مناخ الأرض
– صعود السياحة الفضائية يمكن أن يؤثر على مناخ الأرض بطرق غير متوقعة، كما يشعر العلماء بالقلق
في أكتوبر 2023 فريق آخر ذكرت اكتشاف الجسيمات التي تأتي إما من عادم الصواريخ أو النفايات الفضائية المحروقة على ارتفاعات 11.8 ميلاً (19 كم) فوق سطح الأرض باستخدام طائرة أبحاث ناسا على ارتفاعات عالية.
ويعتقد الباحثون أن هذه الجسيمات، نظرا لصغر حجمها، إما تبقى في الغلاف الجوي إلى الأبد أو تستغرق وقتا طويلا جدا لتعود إلى الأرض. ومع تزايد معدل إطلاق الصواريخ ورحلات الأقمار الصناعية، فمن المرجح أن تنمو تركيزاتها بشكل حاد.
وكما هو الحال مع التركيزات المتزايدة للغازات الدفيئة في الغلاف الجوي للأرض، فإن العواقب قد تصبح واضحة فقط بعد عقود من الآن.
وقال سولتر هانت: “هذه الكوكبات الضخمة ستتسبب باستمرار في التلوث”. “سيكون هناك المزيد والمزيد منه وسيخلق بعض التفاعلات الكيميائية المختلفة وليس لدينا أي فهم لها بشكل أساسي.”