القاهرة : الأمير كمال فرج.

الكائنات البشرية فوضوية. إنهم يميلون إلى ترك القمامة خلفهم أينما ذهبوا، ويتوقعون أن يقوم شخص آخر بتنظيف تلك القمامة. هذا صحيح حتى في الفضاء الخارجي.

ذكر تقرير نشرته مجلة The Economist أن "مشكلة الحطام المداري، وما يصاحب ذلك من مخاطر اصطدامها وإلحاق الضرر بقمر صناعي نشط وربما باهظ الثمن، كانت موجودة منذ فترة. لكنها تزداد سوءًا بسرعة. في السنوات الثلاث الماضية، تضاعف تقريبًا عدد المرات التي اصطدمت فيها هذه القطع غير المرغوب فيها بالأقمار الصناعية العاملة.

هذا، على الأقل ، هو الحساب الذي أجراه دانيال أولروج، الخبير الذي استُخلص استنتاجه من وظيفتيه. أولروج هو مستشار لجمعية بيانات الفضاء، وهي هيئة صناعية تغذي المعلومات المدارية من العديد من مشغلي الأقمار الصناعية في نموذج كمبيوتر يتنبأ بالاصطدامات المحتملة بحيث يمكن نقل المركبات الفضائية ، أو على الأقل تلك التي لديها محركات دفع مناسبة ، بعيدًا عن الضرر.

أولروج  هو أيضًا مدير مركز معايير الفضاء والابتكار في AGI ، وهي شركة أمريكية تطور برامج ميكانيكا المدارات، والتي تساعد أيضًا مشغلي الأقمار الصناعية على تجنب الاصطدامات.

تفكك الحطام

جزء من المشكلة هو العدد المتزايد لعمليات الإطلاق الجارية. في 13 يناير، على سبيل المثال ، من المقرر أن تقوم شركة Virgin Orbit ، وهي شركة تابعة لـ Richard Branson's Virgin Group والتي دخلت السوق مؤخرًا، بإدخال عشرة أقمار صناعية في المدار باستخدام صاروخ تم إطلاقه من طائرة Boeing 747-400 معدلة.

جزء آخر ، على الرغم من ذلك، هو أنه في كل عام ، تتفكك عشرات أو نحو ذلك من أجزاء كبيرة من الحطام التي تدور حول الأرض. حوالي نصف هذه الانفجارات ناتجة عن أشياء مثل اشتعال بقايا وقود الصواريخ وانفجار البطاريات القديمة وخزانات الضغط. الباقي نتيجة الاصطدامات.

النتيجة هي تفاعل متسلسل للصدمات في المدار. على عكس النسخة الخيالية لمثل هذا التفاعل المتسلسل ، الذي أزعج شخصية ساندرا بولوك في فيلم "Gravity" ، وهو فيلم صدر عام 2013 ، فإن هذا الفيلم الحقيقي يتسارع ببطء، لذلك لا يزال هناك وقت لتقليصه. ولكن إذا لم يتم اتخاذ إجراء قريبًا ، سترتفع أقساط التأمين على الأقمار الصناعية، وسيتعين زيادة الإنفاق على أنظمة التتبع وتجنب الاصطدام، وستصبح مدارات معينة غير قابلة للاستخدام. إذا ساءت الأمور حقًا ، فقد تضطر السلطات إلى التدخل لتقييد عدد عمليات الإطلاق.

 حرارة الاحتكاك

يعني إيقاف هذا التفاعل المتسلسل المداري-المولّد للخردة ، إلقاء جزء من الحمولة الزائدة في الفضاء إلى أسفل الغلاف الجوي للأرض، حيث ستحرقه حرارة الاحتكاك الناتجة عن العودة. الكنس النظيف ليس ضروريا. ستكون إزالة حفنة من المهملين الأكبر كل عام كافية، وتقدر ياماموتو تورو من وكالة الفضاء اليابانية JAXA عددهم ما بين ثلاثة وسبعة.

يعتقد تيد مولهاوبت من شركة الطيران الأمريكية، وهي مركز أبحاث يمول من دافعي الضرائب ، أن هناك عشرات. لكن حتى هذا يبدو ممكنًا. إلا أنه لا أحد يعرف كيف يفعل ذلك.

مهمة تدريبية

الناس، رغم ذلك ، يخططون للممارسة. إحدى المهمات التدريبية ، المقرر إطلاقها في مارس ، بقيادة شركة Astroscale ، وهي شركة مقرها في طوكيو. تقترح Astroscale إطلاق مهمة أطلق عليها اسم ELSA-d من بايكونور كوزمودروم في كازاخستان.

تضم الرحلة سفينة أم وزنها 175 كجم تسمى الخادم ، وجراب وزنه 17 كجم مزود بلوحة إرساء حديدية تعمل كهدف وهمي. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسوف يقوم الخادم بإخراج الكبسولة واستعادتها ثلاث مرات، في دورات تجريبية أصعب متتالية ، قبل أن تدفع الدافعات الخردة بالكامل إلى الهلاك الناري في الغلاف الجوي أدناه.

التعامل مع الأجسام الدوارة

في الاختبار الأول ، سيستخدم عامل الخدمة الزنبركات لدفع الكبسولة للخارج، وبعد ذلك ، بمجرد أن يكون على بعد عشرة أمتار ، سيقترب منه مرة أخرى ، ويغلق على لوحة الإرساء باستخدام ذراع مزود برأس مغناطيسي، ثم يسحب الذراع ويسحبها العودة إلى الخادم.

بالنسبة للاختبار الثاني ، سيدفع الكبسولة مسافة 100 متر على الأقل قبل أن تبدأ في الاقتراب منها. ستضع عجلة التفاعل ومجموعة من مولدات عزم الدوران المغناطيسية الكبسولة في حالة تعثر تتضمن جميع محاور الحركة الثلاثة ، بسرعة نصف درجة في الثانية.

هذا، كما كان ، تطور مهم - بالنسبة لقطع الحطام المدارية تدور عادة بهذه الطريقة. لذا فإن مهمة إنزال المدار الحقيقية يجب أن تتعامل مع مثل هذه الأجسام الدوارة. ستساعد العلامات الموجودة على الكبسولة الخادمة في تحديد حركة فريستها. باستخدام ثمانية دافعات، ستناور بنفسها حتى تظهر تلك العلامات ، لمستشعراتها ، لتكون ثابتة. وهذا يعني أن حركتها تطابق تمامًا حركة الجراب الهابط ، وبالتالي يمكن تمديد الرأس المغناطيسي لأداء وظيفته.

في اختبار الالتقاط الثالث، سيستخدم الخادم أولاً محركات الدفع الخاصة به للتراجع عدة كيلومترات عن الكبسولة، مما يضع الكبسولة خارج نطاق المستشعر. ثم سيبحث عنها، كما يجب أن يكون الأمر إذا كانت تبحث عن مركبة فضائية حقيقية مهجورة.

ومع كل البراعة التكنولوجية التي تتطلبها هذه الاختبارات، فإن المهملين الحقيقيين يشكلون تحديًا أكبر من تلك الوهمية. لسبب واحد ، على عكس جراب Astroscale، تم تصميم القليل من المركبات الفضائية لتسريع إزالتها. أيضا ، تلك الأشياء التي تحتاج إلى إزالة ثقيلة بشكل خطير. يمكن للمركبة الفضائية التي تخطئ في الحسابات أثناء محاولتها التقاط مثل هذه القطعة من الحطام المتساقطة أن تتكسر إلى قطع صغيرة، مما يساهم في المشكلة التي كان من المفترض أن تحلها.

استخدام الحربة

العرض التوضيحي لإزالة الحطام التجاري ، وهو خطة من قبل منظمة استكشاف الفضاء اليابانية  JAXA لإخراج مرحلة الصواريخ اليابانية المهملة، يسلط الضوء على هذه الصعوبات. قبل أن يتم تصميم مركبة فضائية لالتقاط أي مركبة فضائية مهجورة تختارها كهدف للتجربة، يجب أولاً إطلاق مهمة استطلاع لدراستها عن قرب.

منحت JAXA عقدًا لهذا الجزء من العرض التوضيحي لشركة Astroscale ، التي تخطط للقيام بذلك باستخدام مركبة تسمى ADRAS-J ، والتي سيتم إطلاقها في غضون عامين. لقياس حركة وميزات جزء من الصاروخ قد يزن أطنانًا، ستقترب ADRAS-J في حدود أمتار فقط. بمجرد أن تجمع البيانات الضرورية، يمكن تصميم مركبة فضائية أخرى للاستيلاء على القمامة في مهمة لاحقة.

في هذه الحالة ، لن يتم استخدام المغناطيس للتصدي للهدف، لأن المركبات الفضائية العادية لا تحتوي على حديد فيها. ومع ذلك، قد يكون استخدام الحربة لالتقاط مثل هذا الشيء ممكنًا. في اختبار تم إجراؤه عام 2019 ، نجحت شركة إيرباص، عملاق الطيران الأوروبي، في إطلاق حربة من قمر صناعي على قطعة من الألواح على بعد متر واحد.

ومع ذلك، تم ربط هذه الألواح بطفرة ممتدة من القمر الصناعي، لذلك لم تكن هذه سوى التجارب التمهيدية. أيضا ، يمكن للحراب أن تخطئ، أو ترتد أو تقطع أجزاء من الهدف ، وهو ما سيساهم بعد ذلك بأشياء أخرى في ساحة الخردة السماوية.

إطلاق النار

خيار آخر هو إطلاق النار على الشبكة. اختبرت شركة إيرباص هذه الفكرة عام 2018، ونجح هذا الاختبار في تغليف "مكعبات" صغيرة تم دفعها على بعد سبعة أمتار من مركب رمي الشباك - على الرغم من أن هذه الشبكة لم تكن مرتبطة بالسفينة الأم، والتي لم تكن بالتالي قادرة على إزالة مدارها.

في الواقع، يصعب التعامل مع الحبال في حالة انعدام الوزن في المدار، ولهذا اختارت شركة إيرباص عدم استخدام واحدة في هذه التجربة الأولية للقذف المباشر. ويشك البعض في أن مثل هذا المصارع الكوني فكرة معقولة.

 أذرع آلية

يرى كريس بلاكيربي ، كبير مسؤولي العمليات في Astroscale ، أن أفضل نهج سيكون تصميم أذرع آلية لربط حلقة انسياب السيارة المستهدفة (الأسطوانة الضحلة التي تربطها بمرحلة الإطلاق التي تم التخلص منها والتي رفعتها من الأرض) ، إذا كان هذا لا يزال سليماً.

إذا نجح كل ذلك ، فسيواجه عرض منظمة استكشاف الفضاء اليابانية التوضيحي لإزالة الحطام تحديًا أخيرًا. وهو تنفيذ إعادة الدخول الآمن. ستنجو العديد من القطع من مجمع الأسير والأسير المعاد دخوله من الذوبان الاحتكاكي، وتصدم بسرعة على سطح الأرض.

إذا حدثت إعادة الدخول في مكان عشوائي، فإن احتمال وقوع ضحية بشرية سيتجاوز الآن عتبة واحد من كل 10000 الذي حددته وكالة الفضاء الأمريكية ناسا، كمستوى مقبول من المخاطر في عام 1995، والذي تبنته اليابان ودول أخرى بعد ذلك. لذلك سيحتاج المجمع إلى منحدر حاد يستهدف منطقة غير مأهولة - ربما تكون جزءًا من المحيط الهادئ.

فيما يتعلق بالتطهير الأول للحطام المداري الفعلي، فمن المحتمل أن يكون ذلك شأنًا أوروبيًا، لأنه في عام 2019، منحت وكالة الفضاء الأوروبية عقدًا لشركة ClearSpace ، وهي شركة سويسرية ، لانتزاع قطعة 100 كيلوجرام من حطام الصواريخ التي كانت تدور حول الأرض منذ عام 2013. هذه المهمة مقررة في عام 2025.

تخطط ClearSpace لاستخدام مركبة التقاط مزودة بأربعة أذرع آلية. على عكس الحراب أو رميات الشبكة، تسمح هذه الاستراتيجية بمحاولات متكررة للتعافي. ومع ذلك ، يتوقع لوك بيجيه ، رئيس شركة ClearSpace ، أن تقضي مركبته الفضائية تسعة أشهر على الأقل في التجارب بالقرب من الهدف قبل أن تؤمن المهجورة وتتباطأ بما يكفي للهبوط.

من سيدفع ؟

عصر التنظيف الجاد في الفضاء لا يزال بعيد المنال. إلى جانب العوائق التكنولوجية ، ستكون إزالة القمامة باهظة الثمن. بالإضافة إلى تكاليف دفع شيء ما إلى المدار، فإن إعادة الدخول المتحكم فيه للجسم تتطلب وقودًا ، ودوافع كبيرة ، واهتمامًا وثيقًا من وحدة التحكم الأرضية.

يمكن أن تضيف هذه الأشياء ملايين الدولارات - ربما أكثر من 20 مليون دولار - إلى سعر عملية تنظيف المدار. على سبيل المثال ، قد تكلف مهمة ClearSpace ما يصل إلى 100 مليون يورو (122 مليون دولار) ، على الرغم من أن بيجيه يأمل أن تكون الوظائف اللاحقة أرخص.

أرخص أم لا ، ومع ذلك ، يبقى السؤال "من سيدفع"؟ تناثر الفضاء هو مثال واضح لمأساة المشاعات ، حيث من مصلحة الجميع حل مشكلة ما ، ولكن لا أحد أن يكون الفرد الوحيد الذي يتحمل عبء حلها.

لذلك ، يجب أن تُفرض الحلول لمآسي المشاعات عادةً من الخارج، غالبًا من قبل الحكومات. تتمثل إحدى الأفكار في فرض ضريبة إطلاق خاصة، مع فرض عائدات على دفع تكاليف عمليات التنظيف.

تأمين الزجاجة

اقتراح أكثر إبداعًا هو ما يسميه مولهاوبت "نظام تأمين الزجاجة". سيدفع رواد الفضاء وديعة عن كل مركبة يصعدونها إلى المدار. إذا فشل المالكون بعد ذلك في التخلص من معداتهم بعد انتهاء مهمتها ، يمكن أن يقوم شخص آخر بالمهمة ، ثم يقوم بتحصيل الوديعة.

من شأن ذلك أن يشجع الناس على بناء قدرات إزالة المدار في الأقمار الصناعية منذ البداية، لذلك لن تكون هناك حاجة في النهاية إلى عمال الغبار السماويين. الاقتراح الثالث، الذي اقترحه أخيل راو من كلية ميدلبري في فيرمونت، هو فرض الإيجار ، المعروف باسم رسوم الاستخدام المداري ، لكل قمر صناعي تجاري في المدار. هذا سيكون له نفس التأثير.

يتزايد الدعم لمثل هذه المخططات، على الرغم من أنها تتطلب اتفاقيات دولية بين البلدان التي لديها مرافق إطلاق وآلية إنفاذ لمنع الأطراف الخارجية ذات القواعد المتساهلة من تقويض الترتيب.

درك فضائي

هناك أيضا نقطة أخرى. كما أشار جان دانيال تيستي ، الذي كان رئيسًا لقيادة الفضاء المشتركة للقوات الجوية الفرنسية ، المعدات التي تم تطويرها لتنظيف المدار يمكن أيضًا استخدامها لتعطيل الأقمار الصناعية. يقول تيستي إن التطورات في مجال الروبوتات المدارية التي حققها خصوم فرنسا، ناهيك عن عدم وجود أي "درك فضائي" دولي ، يقود بلاده إلى التخطيط لمركبات فضائية للدفاع عن أقمارها الصناعية العسكرية والاستخباراتية.

تيستي خجول في التفاصيل. لكن وزيرة القوات المسلحة الفرنسية ، فلورنس بارلي ، كشفت عن خطط بلادها أكثر مما كشفت عنه نظرائها في القوى الأخرى، بما في ذلك أمريكا. وتتوقع أن تطلق فرنسا مركبة فضائية خاصة من نوع "المراقبة" و "الدفاع النشط" لحماية أصولها في الفضاء.

ومن المرجح أن تكون هذه الأخيرة مسلحة بأشعة الليزر القوية. كما عبرت بارلي ، "نحن عازمون على حجب المركبات الفضائية المهددة. يفضل دون تفككها.