زباله هایی که ممکن است بر سر زمینیان خراب شوند!

زباله‌های فضایی تاکنون به یک حصار دام در اندونزی که توسط یک مخزن سوخت سرگردان له شد، خانه‌ای در ساحل عاج که توسط قسمتی از مرحله اول یک موشک آسیب دید و زنی در اوکلاهاما که در حال قدم زدن در پارک قطعه‌ای از یک موشک به شانه او برخورد کرد و البته زنده ماند، اصابت کرده‌اند.

یک پژوهش جدید نشان می‌دهد زباله‌های فضایی بعدی که روی سطح زمین سقوط می‌کنند، می‌توانند تلفات بسیار واقعی در پی داشته باشند و احتمال این موضوع از آنچه مردم تصور می‌کنند، بیشتر است. این پژوهش که توسط "مایکل بایرز"(Michael Byers)، دانشمند علوم سیاسی در "دانشگاه بریتیش کلمبیا"(UBC) در کانادا هدایت می‌شود، خطر سقوط یک قطعه زباله فضایی را در منطقه‌ای پرجمعیت از زمین طی یک دهه آینده بررسی می‌کند. بایرز و گروهش، این احتمال را که قطعه‌ای بزرگ از یک فضاپیما(که بتواند کسی را مجروح یا خسارت مالی وارد کند) در ۱۰ سال آینده هنگام گردش به دور زمین وارد جو شود، عدد بالای یک به ۱۰(۱۰ درصد) برآورد کردند.

"آرون بولی"(Aaron Boley)، ستاره‌شناس دانشگاه بریتیش کلمبیا و از پژوهشگران این پروژه گفت: با توجه به پرتاب‌های مکرر، امکان افزایش این احتمال وجود دارد. با وجود این، سقوط زباله‌های فضایی، خطری نیست که مردم اغلب به آن فکر می‌کنند. فقدان یک حادثه بزرگ باعث شده است که مردم چندان نگران این موضوع نباشند. شرکت‌ها و دولت‌هایی که موشک‌ها را پرتاب می‌کنند، هنوز راه‌های کارآمدتر و واضح‌تری را برای رسیدگی به مسائلی مانند مسئولیت خسارت در صورت وقوع حادثه ناشی از زباله فضایی پیدا نکرده‌اند.

اگرچه احتمال خطر برای یک شخص کم است اما تعداد زیاد ماهواره‌ها و مدارهایی که آنها تمایل دارند اشغال کنند، به این معناست که یک قطعه زباله اغلب امکان دارد سقوط کند. این مسئله به ویژه زمانی بسیار جدی است که در مقیاس‌های زمانی چند ساله تا یک دهه در نظر گرفته شود. این همان عمر مورد انتظار برای بسیاری از ماهواره‌ها است و زمانی که این عمر به سر برسد، ماهواره‌ها اغلب در مدار رها می‌شوند.

به این موضوع فکر کنید که اگرچه خطر تصادف رانندگی در یک روز معین برای یک راننده ناچیز است اما روزانه میلیون‌ها راننده در جاده‌ها، با تصادفات متعددی مواجه می‌شوند.

زباله‌های فضایی، یک مشکل دیرینه هستند. مراحل مداری سپری‌شده اغلب به مدار ختم می‌شوند اما حتی صدها مایل بالا نیز مقدار کمی کشش جوی وجود دارد که جسم در حال گردش را در هر بار گذشتن، کمی کند می‌کند. جسم در نهایت آنقدر سرعت را از دست می‌دهد، که شروع به سقوط به زمین می‌کند. حتی اگر یک قطعه در مدار بماند، می‌تواند با چیزی برخورد کند و به قطعات کوچک‌تری تقسیم شود که خود خطری برای ماهواره‌ها و ایستگاه‌های فضایی هستند و برخی از آن قطعات می‌توانند به اندازه‌ای بزرگ باشند که دوباره وارد جو شوند و به سطح برخورد کنند.

محاسبه خطر

این گروه پژوهشی برای محاسبه خطرات رسیدن زباله‌های فضایی به سطح زمین، از دو روش استفاده کردند. یکی از روش‌ها، ماهواره‌ها را در مدارهایی با حضیض تا ۶۰۰ کیلومتر تجزیه و تحلیل کرد؛ حدود ۶۵۱ بدنه موشک با این معیار مطابقت دارند. این موشک‌ها، مراحل مداری هستند که طی فرآیند پرتاب رها شده‌اند و بلافاصله به زمین نمی‌افتند. هر یک از این موشک‌ها دارای شیب مداری مشخصی هستند؛ یعنی مقداری که مدار نسبت به خط استوا کج می‌شود. پژوهشگران این اطلاعات را با تراکم جمعیت در زیر مدار هر موشک ترکیب کردند تا احتمال برخورد یکی از این ۶۵۱ بدنه موشک به یک شخص را محاسبه کنند.

روش دوم، تعداد ورود مجدد بدنه موشک کنترل‌نشده طی ۳۰ سال گذشته را در نظر گرفت و این تعداد را در دهه آینده پیش‌بینی کرد.

پژوهشگران با ترکیب این دو روش، مدلی را ابداع کردند که احتمال آسیب دیدن شخص توسط یک قطعه زباله فضایی را پیش‌بینی می‌کند. آنها احتمال آسیب دیدن یک شخص طی ۱۰ سال آینده را تا ۱۰ درصد محاسبه کردند.

پژوهشگران می‌گویند که این تخمین‌ها محافظه‌کارانه هستند زیرا اگرچه حدود ۱۵۰۰ بدنه موشک بین سال‌های ۱۹۹۲ تا ۲۰۲۲ کنترل نشده بودند اما سالانه موشک‌های بیشتری پرتاب می‌شوند.

مسئولیت‌پذیری

علاوه بر احتمال اصابت موشک به یک شخص یا یک ملک، موضوع مسئولیت نیز وجود دارد و این موضوع برای عملیات فضایی خصوصی و دولت‌ها اهمیت بیشتری خواهد داشت زیرا ترافیک در مدار زمین سنگین‌تر می‌شود.

"پیمان ماورای جو"(OST) که در سال ۱۹۶۷ امضا شد و هنوز هم زیربنای قانون فضایی است، بیان می‌کند که دولت هر کشوری که موشکی را پرتاب می‌کند، مسئول خسارات ناشی از موشک مذکور است؛ حتی اگر پرتاب‌کننده یک شرکت خصوصی باشد.

در هر حال، دستورالعمل پیمان ماورای جو اغلب مورد استناد قرار نگرفته است. بولی خاطرنشان کرد که یک نمونه نادر، ورود مجدد ماهواره شوروی در سال ۱۹۷۷ بود که پس از ورود به کانادا، زباله‌های رادیواکتیو را پخش کرد. دولت کانادا در واکنش، شش میلیون دلار خسارت از اتحاد جماهیر شوروی مطالبه کرد که شوروی نیمی از آن را پرداخت کرد.

بولی ادامه داد: این احساس وجود داشت که اتحاد جماهیر شوروی فقط به این دلیل این کار را انجام ‌داد چون کار درستی بود و آنها لزوما موظف به پرداخت خسارت نبودند.

"مارلون سورج"(Marlon Sorge)، مدیر اجرایی "مرکز مطالعات مداری و پسماندهای ورودی"(CORDS) گفت: علاوه بر این، زمانی که پیمان ماورای جو و توافق‌نامه‌های بعدی امضا شد، تنها تعداد کمی از کشورها بودند که می‌توانستند هر چیزی را پرتاب کنند. ماهواره‌ها و هر چیز دیگری که به مدار می‌رسید، احتمالا متعلق به دولت بود یا حداقل از کشور متبوع شرکت مجری پرتاب می‌شد.

این موضوع دیگر در مورد پرتاب ماهواره صدق نمی‌کند زیرا ماهواره یک کشور ممکن است روی موشک ساخته‌شده توسط کشور دیگری و از سکوی پرتاب کشور سوم پرتاب شود. از آنجا که مسئولیت در اصل با کشوری است که پرتاب در آن انجام شده است، در نهایت زمانی که مشکلی پیش بیاید، این کشور هزینه را می‌پردازد.

یک حادثه که در سال ۲۰۲۰ رخ داد، نگرانی‌های بسیار واقعی را نشان می‌دهد. در این حادثه، یک مرحله از موشکی چینی به خانه‌ای در ساحل عاج آسیب رساند. بولی گفت: آمریکا از پرتاب موشک "Long March" بسیار ناراحت بود اما وضعیت به راحتی جبران شد.

آمریکا در حال حاضر سالانه بیشترین محموله‌ها را به فضا پرتاب می‌کند و زباله‌های برخی از آنها در دارایی‌های شهروندان خصوصی هم در آمریکا و هم در سایر کشورها افتاده‌اند. هیچ یک از این حوادث، آسیبی به کسی روی زمین وارد نکرده‌اند.

با وجود این، خطر وجود دارد. بولی گفت: اگر یکی از پرتاب‌هایی که مجوز آن صادر شده، کسی را بکشد، آمریکا چه واکنشی نشان خواهد داد؟ اگر حوادث بیشتری رخ دهد، حتی بدون ایجاد جراحت یا مرگ غیرقانونی، دولت امکان دارد که پرتاب‌های یک اپراتور خاص را برای مدتی و تا زمانی که تحقیقات تکمیل شوند، معلق کند.

بولی اضافه کرد: پذیرش مسئولیت یک موضوع است اما کاهش خطر موضوع دیگری به شمار می‌رود. حتی اگر کشوری که مجوز پرتاب را صادر می‌کند، مسئولیت زباله‌های فضایی خود را بپذیرد، این واقعیت را تغییر نمی‌دهد که خطر پرتاب گاهی اوقات متوجه کشورهای دیگر است؛ به ویژه به این دلیل که بسیاری از کشورهای در حال توسعه در نزدیکی زوایایی قرار دارند که برای بسیاری از ماهواره‌ها مورد نیاز است.

چه کار باید کرد؟

بعید است که خطرات ناشی از زباله‌های فضایی، تعداد فزاینده پرتاب‌ها را کاهش دهند. بنابراین، اقدامات کاهنده خطر، بر نحوه سقوط زباله‌ها به زمین بستگی دارد.

"جاناتان مکداول"(Jonathan McDowell)، اخترفیزیکدان "مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین"(CfA) گفت: یک راه حل ساده این است که شرکت‌های پرتاب‌کننده را ملزم کنیم که مراحل موشک را به موتورهای کوچک مجهز کنند تا مدار خارج شدن را کنترل کنند و اطمینان حاصل کنند که این زباله‌ها در اقیانوس‌ها یا مناطق خالی از سکنه فرود می‌آیند. آژانس‌های فضایی و شرکت‌های ماهواره‌ای، این کار را تا حدی انجام می‌دهند اما داشتن یک الزام رسمی، این عمل را رایج‌تر می‌کند.

سورج گفت: بسیاری از موشک‌ها در حال حاضر کمی سوخت اضافی حمل می‌کنند تا پرتاب‌کننده بتواند فرود را به مکان‌های خاص‌تری هدایت کند. این قابلیت به ویژه مهم است زیرا بخشی از موشک که در مدار قرار می‌گیرد، موتوری دارد که آن قدر بزرگ و متراکم است که احتمال دارد ورود مجدد به زمین داشته باشد.

سازندگان از همان ابتدا در حال بررسی نحوه طراحی دفع در بدنه‌ موشک‌ها و ماهواره‌ها هستند؛ از جمله تحقیق در مورد این که چه موادی با ورود مجدد می‌سوزند و کدام‌ مواد نمی‌سوزند.

سورج ادامه داد: هنگامی که در حال ساخت و ساز هستید، درباره مواد مورد استفاده فکر می‌کنید و از به کار بردن موادی با نقطه ذوب بالا اجتناب می‌کنید. برای مثال، شاید استفاده از یک دسته پیچ تیتانیوم، بهترین ایده نباشد.

وی افزود: با وجود این، آن چه که هنگام ورود مجدد اتفاق می‌افتد، هنوز یک علم دقیق نیست زیرا مشاهده سوختن زباله‌هایی که دوباره وارد می‌شوند، اغلب مستلزم نزدیکی نسبی به یک منطقه دورافتاده است. شرکت هوافضا، ضبط‌کننده‌هایی را به برخی اجسام که دوباره وارد می‌شوند، وصل کرده است تا فشار و دما را دریافت کنند و داده‌های بیشتری در مورد اتفاقاتی که هنگام ورود مجدد برای زباله‌ها رخ می‌دهد، جمع‌آوری شود.

یک روش دیگر، استانداردسازی قوانین است. سورج خاطرنشان کرد که در حال حاضر، بسته به این که ماهواره یک پلتفرم تحقیقاتی ناسا، یک محموله نظامی یا یک ماهواره ارتباطی باشد، قوانین کاهش زباله کمی متفاوت هستند. به توافق رسیدن بر سر این قوانین، روند کندی است.

بولی گفت: راه‌های زیادی برای کاهش تعداد حوادث ناشی از زباله فضایی وجود دارد. ایده، انگیزه دادن به بهترین روش‌ها پیش از وقوع یک حادثه بزرگ است.

این پژوهش، در مجله "Nature Astronomy" به چاپ رسید.