الكابوس القادم لمتلازمة كيسلر

عيد الهالوين في عام الوباء ليس وليمة طاعون ، لكنه حتما له دلالة كئيبة. وفي الفضاء هناك تناظرية لنهاية العالم من الزومبي ، وباء أو بعض الرعب الآخر الذي يمكن أن يرتديه أحدكم في نهاية الأسبوع الماضي. متلازمة كيسلر هي اصطدام الأقمار الصناعية بتأثير الدومينو: تتصادم الأجسام في الفضاء ، وتولد حطامًا فضائيًا ، يصطدم بأجسام جديدة وما إلى ذلك. والشيء المخيف حقًا هو أن هذا هو مستقبلنا الحقيقي للغاية.





متلازمة كيسلر كما يراها الفنان

كل شيء سيكون سيئا

التعبير العددي للتقدم التكنولوجي ، حقيقة أن عدد الأقمار الصناعية في تزايد ، له جانبه المظلم أيضًا. بأي حال من الأحوال ، كل جهاز ، في نهاية حياته النشطة ، يذهب ثقافيًا إلى مدار دفن خاص حتى لا يزعج أي شخص. علاوة على ذلك ، عندما يتم فصل القمر الصناعي عن المرحلة العليا أو المرحلة الأخيرة من مركبة الإطلاق ، يكون كلاهما في الهدف أو مدار النقل ، ولا تدخل كل مرحلة عليا في مدار التخلص منه. تؤدي ميزات تصميم الصواريخ أيضًا إلى حقيقة أن عدة أجسام من الحطام الفضائي قد تظهر على مركبة واحدة مطلقة. نتيجة لذلك ، بالنسبة لعام 2020 ، اقترب عدد الأجسام المتعقبة في المدار من 21 ألفًا.





NASA ODPO Image



وحسابات كمية الحطام الفضائي متشائمة - فالأقمار الصناعية والمراحل المستهلكة تنفجر أحيانًا (بتعبير أدق ، تنفجر عندما تنهار بعض الدبابات ، حيث يبقى الضغط ،) ونادرًا ما تصطدم ببعضها البعض. اعتمادًا على إعدادات النموذج ، تنمو كمية القمامة ببطء أو بسرعة. ومن المهم ملاحظة أن هذه النماذج لم تأخذ في الحسبان بعد نشر الأبراج الفضائية الضخمة Starlink و OneWeb و Amazon's Project Kuiper والعديد من النظراء الصينيين المحتملين.





حسابات ناسا في نموذج LEGEND

التقاطعات الخطرة

مع كل خطورة التهديد المتمثل في زيادة كمية الحطام الفضائي الذي يهددنا ، هناك حقيقتان ساطعتان أكثر وضوحًا هما أخطاء فيلم "Gravity". أولاً ، لا داعي للخوف من حدوث نمو سريع للانفجار في كمية الحطام الفضائي. تُظهر النماذج زيادة تدريجية في عدد تصادمات الأقمار الصناعية في المدار. وفقًا لحسابات وكالة الفضاء الأوروبية ، يحدث تصادم خطير بين الأجسام في المدار بمعدل تكرار كل خمس سنوات تقريبًا. وتواتر خمس تصادمات في السنة ، مما يجعل من المستحيل تقريبًا إطلاق أقمار صناعية جديدة ، متوقع في حوالي القرن الثاني والعشرين. ثانيًا ، لن تؤدي مثل هذه الاصطدامات إلى تدمير جميع الأقمار الصناعية في جميع المدارات ؛ لا تزال هناك طرق آمنة نسبيًا في الفضاء ، فضلاً عن التقاطعات شديدة الخطورة.





تركيز الأقمار الصناعية في مدارات معينة ، مصدر



مدار أرضي منخفض . ميزته الرئيسية هي أنه كلما انخفض الارتفاع المداري ، زادت سرعة القمر الصناعي في مقاومة بقايا الغلاف الجوي وحرقه في طبقاته الكثيفة. بالنسبة للارتفاعات التي تصل إلى 600 كيلومتر ، اعتمادًا على مساحة وكتلة الجهاز ، يمكن أن تختلف الفترة اختلافًا كبيرًا ، لكن تقديرات وكالة الفضاء الأوروبية تقول أنه خلال 25 عامًا سيختفي أي حطام دون مشاركتنا.





التوزيع المداري للأجسام في نموذج MASTER التابع لوكالة الفضاء الأوروبية



، المدارات القطبية والمتزامنة مع الشمس... المدارات بميل 90 درجة والارتفاع 800-1200 كم هي أخطر مكان في الفضاء. أولاً ، تم بالفعل إطلاق العديد من الأقمار الصناعية هناك - هذه المدارات مريحة جدًا لرصد الأرض. علاوة على ذلك ، تتقاطع المدارات فوق القطبين ، حيث يزداد خطر الاصطدام عدة مرات ، ويكون الاصطدام ممكنًا في أي زاوية ، بما في ذلك وجهاً لوجه ، عندما يتم إطلاق أقصى قدر من الطاقة ، وتنتشر الحطام على مجموعة متنوعة من المسارات. وأخيرًا ، تحلق الحطام من تصادم 2009 بالفعل هنا ، عندما اصطدم القمر الصناعي السوفيتي المكسور منذ فترة طويلة Kosmos-2251 و Iridium-33 العامل في مسارات متقاطعة وشكلت 2296 حطامًا مرئيًا. في واقع الأمر ، حدث هذا الاصطدام في المكان الأكثر احتمالًا - بالقرب من القطب على ارتفاع 789 كم.ستجعل مجموعات الأقمار الصناعية هذا المكان أكثر خطورة - سيتعين على OneWeb العمل في مدار قطبي بارتفاع 1200 كم ، وتشير خطط Starlink إلى مدارات بارتفاع 1100 و 1325 و 1130 و 1275 كم ، وقد طُلب من الشركة بالفعل أن تقتصر على الأجهزة على ارتفاع 550 كم فقط.



أقمار الملاحة في مدارات متوسطة . تقع الأقمار الصناعية GLONASS في ثلاث طائرات على ارتفاع 19400 كم ، و GPS - 20180 ، و Beidou - 21500 و Galileo - 23222. وهذا كافٍ لتشكيل رشقات كثيفة مرئية على الرسوم البيانية ، ولكن حتى مع الأخذ في الاعتبار الأجهزة المكسورة ، فإن احتمال الاصطدام هنا ضئيل جدًا - لا يوجد الكثير من الأقمار الصناعية حتى الآن ، ولكن لا يزال هناك مساحة كافية.



مدارات التحول الجغرافي . تدفقات الكثافة الملحوظة على الرسوم البيانية تعطي مدارات نقل ثابتة بالنسبة للأرض ، حيث تبقى المراحل الأخيرة أو ما قبل الأخيرة للصواريخ التي وضعت الأقمار الصناعية في مدارات ثابتة بالنسبة إلى الأرض. تعطي السرعة المميزة المطلوبة المختلفة (دلتا- V) ما يصل إلى ثلاث مجموعات ملحوظة - من بايكونور ، كيب كانافيرال وكورو. لا توجد مركبات حية هنا ، فقط حطام قديم ، وحتى الآن فإن احتمال الاصطدام ضئيل نسبيًا.





, NASA



... إنه مناسب جدًا لتشغيل أقمار الترحيل وأجهزة الأرصاد الجوية التي تراقب نصف الكرة الأرضية بأكمله ، وبالتالي هناك عدد كبير نسبيًا من الأقمار الصناعية ، وحقيقة أنه تم استخدامها لفترة طويلة تعني وجود حطام قديم مكسور هناك. تساعد القوى التي لها تأثير مزعج على المدار وتتطلب استهلاكًا للوقود للحفاظ عليه ، هنا ، بمعنى غريب ، على "إزالة الحطام" - القمر الذي يُترك بدون وقود أو مركبة فضائية مكسورة يسحب تدريجياً إلى المدار بميل 15 درجة ، ويؤدي عدم تناسق الأرض الطفيف إلى وضع الحطام في المنطقة إحدى نقطتي التوازن. ولكن هنا توجد أجسام في المدار ذات انحراف عالٍ (ممدود ، وليس دائريًا) ، لذلك من الممكن حدوث تصادم بسرعة نسبية تصل إلى 4 كم / ثانية. كما أن لها مدار دفنها أعلى قليلاً ،وتعيش نسبة متزايدة من الأقمار الصناعية إلى حد نفاد الوقود ، وتنفق آخر قطراتها على الرعاية الحضارية في المقبرة. كما أن تفرد المدار الثابت بالنسبة للأرض هو أن قمر صناعي خاص يمكن أن يعمل هنا (على سبيل المثال ، في مدار قطبي ، يمكنه ترتيب الأشياء فقط في المركبات التي تطير في نفس الطائرة).

الكفاح من أجل النظافة

كما يقولون ، فإن طرح المشكلة وفهمها هو بالفعل نصف الحل. حقيقة أن متلازمة كيسلر سوف تتطور ببطء تعني أن البشرية لديها فرصة للتعامل معها. لن يكون الأمر سهلاً - فالأجسام الموجودة بالفعل في الفضاء ستولد تدريجياً المزيد والمزيد من الحطام من تلقاء نفسها ، ولن يوافق أحد على فرض حظر على إطلاق أقمار صناعية جديدة. لكنها ليست مشكلة غير قابلة للحل أيضًا - في السنوات الأخيرة ، ظهرت مجموعة متنوعة من المشاريع لتنظيف الحطام الفضائي - من الأشرعة وأنظمة الكابلات إلى الأفكار الباهظة مثل الشبكات.أو إعادة تدوير القمامة وتحويلها إلى وقود للرحلات الجوية. لا توجد معايير ومتطلبات إلزامية حتى الآن ، ولكن يمكن للمرء أن يأمل أنه في المستقبل المنظور ، ستبدأ المركبات في تلقي أنظمة موثوقة يمكنها إلغاء دوران الأقمار الصناعية المعطلة. إذا كان لا يريد أن يترك بدون مساحة.