زباله مدارگرد چیست؟

زباله مدارگرد چیست؟

اکثر زباله های مدارگرد در مدار نزدیک زمین هستند، جاییکه ایستگاه فضایی در حال حرکت است.

زباله مدارگرد (orbital debris) که گاها زباله فضایی هم نامیده می شود آهن پاره ایست که در حال گردش به دور زمین است و یا میتوانند تکه هایی از سفینه های فضایی باشند. انسانها بیش از 50 سال است که اجسامی را به فضا پرتاپ می کنند. بیشتر این اجسام به زمین سقوط کرده اند. بیشتر اجسامی که به زمین سقوط کرده اند در آب افتاده اند، چرا که %70 زمین را آب تشکیل داده است. با این وجود تعداد زیادی از اجسامی که به فضا فرستاده شده اند، در مدار دور زمین هستند.

بزرگی زباله مدارگرد چقدر است؟

در شدیدترین حالت می تواند به کوچکی نقاط رنگ و یا خرده های فلزی جدا شده از سفینه فضایی باشد. از طرف دیگر زباله بزرگ می تواند یک ماهواره کامل از کار افتاده باشد.

منشأ معمول زباله های مدارگرد با اندازه بزرگتر از یک سانتی متر، انفجار اجسام در حال گردش به دور زمین است. این دست از زباله ها اغلب رانشگرهای بالادست موشک هستند که می توانند حامل سوخت یا مایع پر فشار باشند.

چرا زباله های مدارگرد مهم هستند؟

بیشتر زباله های فضایی بسیار سریع حرکت می کنند که می تواند به سرعت 3/4 تا 5 مایل در ثانیه هم برسد. 5 مایل در ثانیه برابر با 18000 مایل در ساعت است. چنین سرعتی 7 برابر سریعتر از سرعت گلوله تفنگ است.

اگر یک سفینه فضایی در حال حرکت به سمت زباله فضایی باشد، سرعت نهایی آنها در هنگام برخورد با یکدیگر می تواند بیشتر هم شود. میانگین شدت سرعت یک تکه زباله فضایی در حال حرکت به سمت جسم دیگر 22370 مایل در ساعت است. از آنجاییکه که یک تکه زباله فضایی بسیار سریع حرکت می کند، خسارات زیادی را باعث می شود. شدت برخورد با یک تکه زباله فضایی که در حال حرکت با سرعت حدود 6 مایل در ثانیه است می تواند به اندازه برخورد با یک توپ بولینگ در حال حرکت با سرعت 300 مایل در ثانیه باشد.

چه مقدار زباله در مدار است؟

برای حفظ امنیت فضانوردان، دانشمندان جهت ردیابی تمام زباله ها در مدار از رادار استفاده می کنند. زباله های فضایی را بر اساس اندازه آن طبقه بندی می کنند. حدود 13000 شئ شناخته شده بیش از 10 سانتی متر قطر دارند. دانشمندان معتقدند بیش از صد هزار زباله مدار گرد مابین 1 تا 10 سانتی متر هستند. ده ها میلیون تکه نیز کوچک تر از یک سانتی متر هستند. تمام زباله های بزرگتر از 10 سانتی متر به دقت توسط رادار و تلسکوپ ردیابی شده اند. اطلاعات به دست آمده از این ردیابی ها برای تخمین تعداد زباله های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه دانشمندان قادر به ردیابی تمام زباله ها نیستند، ولی از میزان کل زباله ها آگاهی دارند.

آزمایشاتی نظیر Long Duration Exposure Facility دانشمندان را برای شناخت بیشتر زباله های فضایی یاری رساند.

دانشمندان برای تخمین تعداد زباله های کوچکتر از یک میلی متر موجود در مدار، شاتل فضایی که از مدار بر می گردد را مورد مطالعه قرار می دهند. زمانیکه شاتل فضایی از مأموریت باز می گردد، دانشمندان اقدام به شمارش ضرباتی که به شاتل شده است می کنند. سپس تعداد فرورفتگی ها و حفره ها را با اندازه فضایی که شاتل پیموده است مقایسه می کنند. دانشمندان از این مقایسه ها جهت تخمین تعداد اشیاء کوچک موجود در مدار زمین استفاده می کنند. ناسا آزمایشاتی را برای شناخت هر چه بیشتر زباله های مدارگرد اجرا کرده است. ماهواره هایی همچون Long Duration Exposure Facility دوباره به زمین بازگردانیده شده اند. دانشمندان سپس اقدام به شمارش اشیائی که به ماهواره صدمه زده اند می کنند. LDEF به مدت 5 سال در فضا قرار گرفته بود. اینکه برای مواد قرار گرفته در فضا چه اتفاقی می افتد نیز مورد بررسی قرار گرفت.

چگونه فضانوردان از زباله های مدارگرد مصون می مانند؟

از آنجاییکه ناسا زباله های بزرگ را ردیابی کرده است، سفینه فضایی با سرنشینانش می تواند از آنها بگریزد. زمانیکه انتظار رسیدن یک شئ به ایستگاه فضایی بین المللی می رود، ناسا می تواند با اندک تغییری در مسیر ایستگاه از برخورد با آن شئ اجتناب کند. بعلاوه ایستگاه فضایی سخت ترین سپر حفاظتی را در میان سفینه های فضایی دارد و قادر به تحمل ضربات کوچک ترین زباله هاست. زباله ها به پنل هایی که به عنوان حفاظ بخش های حیاتی ایستگاه فضایی هستند، ضربه می زنند. زمانیکه فضانوردان در خارج ایستگاه فضایی هستند، لباس های فضایی آنها را در برابر زباله های مدارگرد و ریزشهاب واره ها حفاظت می کند. لباسها دارای یک لایه سخت با متریال نازک هستند که فضانوردان را در برابر ضربات مصون نگه می دارد. این لایه از مواد استفاده شده در جلیقه ضد گلوله ساخته شده است.

از آنجاییکه ذرات ریزِ زباله ها امکان ردیابی ندارند برخورد با آنها محتمل است. شاتل فضایی اغلب با حفره های ناشی از ضربات کوچک بر می گردد. علاوه بر این ممکن است ضربات منجر به ترک های کوچک در پنجره های جلو شود. پنجره ها بعد از هر مأموریت تعویض می شوند. شاتل پنجره ی سه لایه ای برای حفاظت از سرنشینان دارد.

مواد چند لایه در لباس فضایی، فضانوردان را به هنگام راه پیمایی فضایی از آسیب توسط زباله های مدارگرد مصون نگه می دارد.

ناسا در مورد زباله های مدارگرد چه اقدامی را انجام میدهد؟

هر چه انسانها اجسام بیشتری را به فضا پرتاب می کنند، مدار زمین تبدیل به زباله دانی شلوغ و خطرناک خواهد شد؟ آژانس های فضایی در سرتاسر جهان دست به اقداماتی زده اند تا چنین اتفاقی نیافتد. از سال 1988 ایالات متحده سیاستی رسمی برای کاهش تولید زباله ها اتخاذ کرده است. ناسا هم دفتری با عنوان برنامه زباله های مدارگرد در مرکز فضایی جانسون در هوستون تگزاس دارد. این دفتر به دنبال راهی برای خلاصی از زباله های موجود در فضاست. بسیاری از شرکت های هوایی فضایی ایالات متحده از راهبردهای کاهش تولید زباله ها پیروی می کنند.

آژانس های فضایی روسیه، ژاپن، فرانسه و اروپا در حال کاهش تولید زباله ها هستند. ناسا و دیگر آژانس های فضایی اقدامات زیادی در راستای کاهش مشکل زباله های مدارگرد انجام داده اند. رانشگرهای بالادست وسایط پرتاب شده به فضا و برخی از ماهواره ها در مدارهای پایین دست قرار گرفته اند. این جاگیری منجر به بازگشت دوباره آنها به فضا و سوختگی زودهنگام آنها می شود. زباله های موجود در مدارهای زیر 373 مایل معمولاً در طی چند سال به زمین می افتند. اشیاء در ارتفاع بیشتر از 621 مایل قادر به بقای بیش از یک قرن در مدار هستند.

شناخت واژه ها

رانشگر

یکی از دو یا تعداد بیشتر بخش های یک موشک است که سوخت و موتور اختصاصی دارد.

ریزشهاب واره

ذره ریزی از زباله های فضایی طبیعی یا مصنوعی (به اندازه یک دانه شن) که با سرعت بالا در فضا در حال گردش است.

منبع: NASA