كم عدد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض؟

بالعربي/ العدد يتزايد بسرعة ، وهو أمر إشكالي.

كانت الأقمار الصناعية من صنع الإنسان نادرة في السابق في المدار الأرضي المنخفض (LEO) ، حيث كان عدد قليل منها يدور حول الكوكب في فجر عصر الفضاء في الخمسينيات من القرن الماضي. ولكن الآن ، هناك الآلاف من الأقمار الصناعية تتجول حول الأرض ، وهناك المزيد في انتظار الانضمام إليها.

لذا ، لوضع رقم دقيق عليها ، كم عدد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض ، وكم عدد الأقمار الصناعية التي قد تنضم إليها في المستقبل القريب؟ وبمجرد أن تصبح كل هذه الأقمار الصناعية محمولة في الفضاء ، ما أنواع المشاكل التي قد تسببها؟

بعد أن أطلق الاتحاد السوفيتي سبوتنيك ، أول قمر صناعي في العالم من صنع الإنسان ، في عام 1957 ، دخل تدفق بطيء ولكن ثابت من الأقمار الصناعية إلى المدار الأرضي المنخفض ، مع إطلاق ما بين 10 و 60 سنويًا حتى عام 2010 ، سوبريا تشاكرابارتي ، أستاذة الفيزياء في جامعة ماساتشوستس لويل ، كتب في مقال نُشر على موقع Space.com ، وهو موقع شقيق لـ Live Science. وكتب تشاكرابارتي أن هذا المعدل ارتفع منذ ذلك الحين ، حيث تم إطلاق أكثر من 1300 قمر صناعي جديد في المدار الأرضي المنخفض في عام 2020 ، وإطلاق أكثر من 1400 قمر صناعي في عام 2021. في المجموع ، كان هناك حوالي 7500 قمر صناعي في المدار الأرضي المنخفض اعتبارًا من سبتمبر 2021 ، وفقًا لمؤشر أجسام الفضاء الخارجي التابع للأمم المتحدة . 

سوق مزدحم 

سيستمر عدد الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض ، وهي منطقة تمتد حتى 1424 ميلاً (2000 كيلومتر) من الأرض ، في الزيادة بمعدل أسي في العقود القادمة. ذلك لأن الشركات الخاصة تقوم بإنشاء مجموعات ضخمة خاصة بها ، كل منها يحتوي على آلاف الأقمار الصناعية الفردية ، والتي سيتم استخدامها لتطوير شبكات أسرع عبر الإنترنت وتقديم مجموعة من الخدمات الأخرى ، مثل مراقبة تغير المناخ . 

قال آرون بولي ، عالم الفلك بجامعة كولومبيا البريطانية ، إن هذا النشاط المتزايد يحدث الآن إلى حد كبير بسبب انخفاض التكاليف. قال بولي لـ Live Science: “نحن نعلم أن SpaceX و OneWeb و Amazon و StarNet / GW [شبكة الأقمار الصناعية الصينية] قد اقترحت إجمالي 65000 قمر صناعي عند تضمين جميع مراحل” برامج الأقمار الصناعية الخاصة بهم. وأضاف أنه “تم اقتراح أكثر من 100 ألف قمرا صناعيا” في المجموع. 

في أكتوبر 2021 ، أعلنت رواندا أيضًا عن مجموعتها الضخمة ، المسماة Cinnamon ، والتي يمكن أن تحتوي على أكثر من 320.000 قمر صناعي. ليس من الواضح متى يمكن أن يصبح هذا المشروع حقيقة ، لكن الدولة طلبت الإذن لبدء المشروع ، وفقًا لتغريدة نشرتها وكالة الفضاء الرواندية.

ومع ذلك ، تأتي كل هذه الأقمار الصناعية الجديدة مع مجموعة من الإصدارات الجديدة ، كما أبرزته دراسة أجريت في مايو 2021 حول الأبراج الضخمة التي شارك في قيادتها بولي ونشرتها في مجلة Scientific Reports .

وقال بولي “إنه يسبب مشكلة في إدارة حركة المرور في الفضاء ، وسوف يؤدي إلى تفاقم انتشار الحطام الفضائي ، ويتدخل في علم الفلك ومراقبة النجوم ، وإطلاق الصواريخ وإعادة دخولها يتسبب في تلوث الغلاف الجوي”. “ما زلنا نحاول فهم مدى التأثيرات.”

حركة الفضاء والحطام 

مع إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية في المدار في العقود القادمة ، من المرجح أن يرتفع عدد الاصطدامات وما يتبعها من حطام فضائي. يوجد بالفعل ما لا يقل عن 128 مليون قطعة من الحطام في المدار الأرضي المنخفض. من بين هؤلاء ، هناك حوالي 34000 يزيد طولها عن 4 بوصات (10 سنتيمترات) ، وفقًا لمتحف التاريخ الطبيعي في لندن ، وسيكون هناك المزيد في المستقبل.

وقال بولي “التشغيل الآمن للعديد من الأقمار الصناعية سيكون تحديًا كبيرًا”. “إن وقوع حادث في مدار معين ينتج عنه حطام فضائي كبير يمكن أن يؤثر على نطاق واسع من المدارات.”

الاصطدامات ليست المصدر الوحيد للحطام الفضائي. قال بولي إن  الأقمار الصناعية يمكن أن تتعطل أيضًا من التعرض الطويل للأشعة فوق البنفسجية الشديدة في المدار الأرضي المنخفض.

الحطام الفضائي لديه القدرة على التسبب في أضرار جسيمة للأقمار الصناعية الأخرى ، وكذلك المركبات الفضائية الأخرى. في يونيو 2021 ، أصيبت محطة الفضاء الدولية بقطعة من الحطام أحدثت ثقبًا في ذراع آلية. لحسن الحظ ، فإن المحطة الفضائية ورواد الفضاء في الداخل تجنبوا أي ضرر كبير ، حسبما ذكرت Live Science سابقًا .

في النهاية ، يمكن أن يؤدي عدد الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض إلى سلسلة من الاصطدامات التي من شأنها أن تنثر الحطام الفضائي حول المدار الأرضي المنخفض ، لدرجة أننا لن نكون قادرين على إطلاق صواريخ جديدة. يُعرف هذا الاحتمال باسم متلازمة كيسلر ، ويخشى العديد من علماء الفلك من أنه قد يمنع البشرية من أن تصبح نوعًا متعدد الكواكب إذا لم نتمكن من إبقاء الحطام الفضائي تحت السيطرة.

وقال بولي “لن يكون لتأثير كيسلر لحظة واضحة ليتم تفعيله فيها”. “بل هو انتقال تدريجي بسبب اختلال التوازن في معدلات توليد الحطام وإزالة الحطام.” وأضاف أن بعض الأدلة تشير بالفعل إلى أن إزالة الحطام النشط من المدار الأرضي المنخفض ضرورية لتجنب انتشار متلازمة كيسلر.

ومع ذلك ، فإن إزالة الحطام الفضائي من المدار الأرضي المنخفض يمثل تحديًا لوجستيًا ولا يوجد حتى الآن طريقة متفق عليها لإزالة الحطام ، وفقًا لمجلة Scientific American .  

إطلاق وإعادة الدخول 

صناعة الفضاء لديها بصمة كربونية أقل بكثير من الصناعات الأخرى ، مثل صناعة الطيران. يُطلق متوسط ​​إطلاق صاروخ ما بين 220 و 330 طنًا (200 إلى 300 طن متري) من الكربون في الغلاف الجوي للأرض ، وفقًا لصحيفة الغارديان . للمقارنة ، يطلق متوسط ​​رحلة تجارية طويلة المدى حوالي 2 إلى 3 أطنان (1.8 إلى 2.7 طن متري) من الكربون لكل راكب ، وهناك عشرات الملايين من الرحلات الجوية كل عام. 

ومع ذلك ، مع زيادة الطلب على الصواريخ اللازمة لإطلاق الأقمار الصناعية ، زادت انبعاثات الكربون من إطلاق الصواريخ بنسبة 5.6٪ سنويًا ، وفقًا لصحيفة الغارديان. 

ولا يقتصر الأمر على عمليات إطلاق الأقمار الصناعية التي تطرح مشكلة بيئية. قال بولي إنه عندما تسقط الأقمار الصناعية في النهاية من المدار وتعود إلى الغلاف الجوي للأرض ، فإنها تطلق أيضًا مواد كيميائية في الغلاف الجوي. 

كشفت دراسة بولي حول الكواكب الضخمة أنه ، في المستقبل ، يمكن أن تنتهي عمليات إعادة دخول الأقمار الصناعية بإيداع عناصر معينة ، مثل الألمنيوم ، في الغلاف الجوي للأرض أكثر مما تفعل النيازك . العلماء غير متأكدين من الآثار المحتملة لهذا ، لكن التغييرات التي يسببها الإنسان في كيمياء الغلاف الجوي ، مثل إطلاق مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) من الهباء الجوي الذي تسبب في حدوث ثقب في طبقة الأوزون ، لا تميل إلى النهاية بشكل جيد.

علاوة على ذلك ، مع عودة الأقمار الصناعية إلى الغلاف الجوي ، يمكن أن تسبب أيضًا أضرارًا كبيرة على الأرض. ومع ذلك ، فإن الأقمار الصناعية الحديثة مصممة لتتفتت إلى أجزاء أصغر عند إعادة الدخول ، لذا فإن المواد الأقل تجعلها تصل إلى السطح. وعادة ما تهبط النفايات الفضائية المتساقطة في الماء الذي يغطي حوالي 71٪ من سطح الأرض. 

التلوث الضوئي 

في المستقبل ، سيكون نشاط الأقمار الصناعية المتزايد مرئيًا بوضوح من الأرض. ستعمل الأجسام المعدنية مثل المرايا ، وتعكس الضوء مرة أخرى نحو سطح الأرض ، وسيغير العدد الهائل منها نظرتنا للسماء ليلاً بشكل جذري. 

كشفت دراسة عن التلوث الضوئي – شارك في كتابتها Boley ، ونُشرت في قاعدة بيانات arXiv في سبتمبر 2021 وتم إرسالها إلى The Astronomical Journal – أن ما يصل إلى 8٪ من الضوء في سماء الليل يمكن أن يأتي من الأقمار الصناعية في المستقبل. ووجدت الدراسة أيضًا أن الأماكن القريبة من خط عرض 50 درجة شمالًا وجنوبيًا ، مثل كولومبيا البريطانية وباتاغونيا ، يمكن أن تتأثر بشدة بالتلوث الضوئي للأقمار الصناعية من المواقع الأخرى ، بسبب مدارات الأقمار الصناعية المقترحة. 

Advertisement

قال المؤلف المشارك هانو رين ، عالم الفلك بجامعة تورنتو سكاربورو ، في بيان: “هذا تغيير جوهري في نظرتنا إلى السماء ، يتطلب مزيدًا من التدقيق” . “سوف يختبرها الجميع”. 

قال بولي إن ما يصل إلى 1 من كل 10 “نجوم” في السماء يمكن أن تكون أقمارًا صناعية في المستقبل ، الأمر الذي “سيؤدي باستمرار إلى إعادة ترتيب السماء”.

لن تتداخل الأقمار الصناعية مع مراقبة النجوم للهواة فحسب ، بل تتداخل أيضًا مع ملاحظات علماء الفلك المحترفين. قال بولي: “ستشهد بعض الأبحاث الفلكية تأثيرات معتدلة فقط ، لكن التأثيرات على المسوحات الميدانية الواسعة يمكن أن تكون كبيرة”.

إيجاد التوازن  

من الواضح أن المعدل المتوقع للأقمار الصناعية التي يتم وضعها في المدار الأرضي المنخفض غير مستدام ، لكن الأقمار الصناعية تزودنا أيضًا بخدمات مهمة. وقال بولي “نحن مرتبطون ارتباطًا وثيقًا بالأقمار الصناعية”. “تلعب الأقمار الصناعية دورًا رئيسيًا في سلسلة التوريد والمعاملات المالية ومراقبة الطقس وعلوم المناخ والاتصالات العالمية والبحث والإنقاذ.”

لذلك ، نحن بحاجة إلى إيجاد طريقة لتحقيق التوازن بين الفوائد والآثار ، كما قال بولي.

قال بولي: “لا أعتقد أن الوقف الكامل لإطلاق الأقمار الصناعية سينجح”. “ومع ذلك ، فإن إبطاء الأمور وتأخير وضع 100000 قمر صناعي حتى يكون لدينا قواعد دولية أفضل سيكون من الحكمة.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com