افزایش شمار ماهوارهها، بقایای آنها و اشیای فضایی در مدار لئو، کارشناسان امنیت فضایی را نگران کرده است که وقوع توفان شدید خورشیدی این مدار را برای چند هفته آشفته کند و خطر برخورد را میان اشیا افزایش دهد.
توفان خورشیدی زمانی به وقوع میپیوندد که خورشید حجم عظیمی از انرژی را از خود به شکل زبانههای خورشیدی و فورانِ پر جرم از باد خورشیدی (Coronal mass ejections) متصاعد میکند.
این پدیدهها جریانی از بارهای الکترونیکی و میادین مغناطیسی را با سرعت ۳ میلیون مایل در ساعت (بیش از ۴۸ میلیون کیلومتر) به سمت زمین ارسال میکند.
شبکه نظارت فضایی آمریکا اکنون نزدیک به ۲۰ هزار شیء فضایی بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر را در مدار پایین زمین (لئو) نظارت میکند. بعضی از این اشیا ماهوارههای در حال کار هستند؛ اما بیشتر آنها فضاپیماهای خارج از رده، بقایای موشکهای حملکننده ماهوارهها در مراحل مختلف و بخشهایی از ماهوارههای بعد از برخورد هستند.
کارشناسان شبکه نظارت فضایی آمریکا از سنجشهای راداری برای تشکیل فهرستی مدون استفاده میکنند که آنها را قادر میسازد بتوانند محل فعلی و آینده این اشیا را در فضا مشخص کنند. وقتی دو شیء فضایی برای نمونه بقایای فضایی و یک ماهواره، به شکل خطرناکی بهم نزدیک میشوند کاربر ماهواره هشداری دریافت میکند.
آنها در برخی موارد مانور پیشگیری اجرا میکنند تا از برخورد دو شیء جلوگیری کنند. اما گاهی مشکلی بروز میکند. موقعیت این اشیا همیشه دقیق نیست و این مطمئن نبودن در زمان توفانهای خورشیدی افزایش مییابد؛ گاه تا جایی که پیشبینی دقیق برخورد ناممکن است.
اکتبر سال ۲۰۰۳ بود که هدایتگران ماهواره، کنترل صدها فضاپیما را چند روز بعد از وقوع توفان خورشیدی شدید از دست دادند. کارشناسان از این بابت نگرانند که با افزایش شمار ماهوارهها و بقایای آنها در مداری حول سیاره زمین، توفان شدید بعدی خورشیدی بتواند فضای نزدیک زمین را برای چند هفته به آشفتگی بکشاند.
تام برگر، فیزیکدان خورشیدی و رئیس مرکز فناوری هوافضا در دانشگاه کلرادو آمریکا میگوید: اشتباه در مسیرهای مداری در توفانهای طولانی خورشیدی بیشتر میشود، به اندازهای که فهرست اشیای مداری دیگر معتبر نیست و باطل میشود. ممکن است اشیا دهها کیلومتر دورتر از محلی باشند که آخرین بار رادار آنها را ردیابی کرده است. آنها به شکل واقعی گم میشوند و تنها راهکار یافتن دوباره آنها با رادار است.
این تردید در مورد جایگاه ماهوارهها ناشی از تغییر در تراکم اتمسفر زمین؛ یعنی لایه بالایی اتمسفر در ارتفاع ۶۰ تا ۳۷۰ مایلی زمین است. گازهای کمحجم در این ارتفاع با ذرات متصاعدشده از خورشید در فورانِ پر جرم خورشید برخورد میکند. این برخوردها اتمسفر را گرمتر م کند و باعث ذوب آن میشود. گازهای غلیظتر از لایه پایینی اتمسفر بالاتر میروند و به شکل ناگهانی موجب مقاومت بیشتر هوا روی ماهوارهها میشوند. این امر سرعت آنها را تغییر میدهد و آنها را بیشتر به سمت زمین میکشد.
بیل مورتاگ، هماهنگکننده مرکز برنامه پیشبینی هوافضا در اداره ملی اقیانوسی جوی آمریکا در این مورد میگوید: وقتی شاهد رویداد واقعا شدیدی هستیم که به گرمایش شدید اتمسفر بالایی منجر شود، ماهوارهها دیگر جایی نیستند که قبلا آنجا جایابی شده بودند.
وی افزود: البته مقاومتهای هوایی فوقالعادهای نیز ممکن است روی برخی ماهوارهها یا فضاپیماها وارد شود و این مقاومت در محل مشخص و ارتفاع معین یکسان نیست و طی زمان با تغییرات توفانهای خورشیدی تغییر میکند. البته این نوع توفانها زیاد روی نمیدهند. از زمان وقوع توفانهای هالووین در اکتبر ۲۰۰۳ زمین شاهد دورهای از وضعیت جوی بوده است. اما سیاره زمین در سال ۲۰۱۲ فقط ۹ روز با خروج فوران پر جرم از باد خورشیدی (CMT) فاصله داشت که میتوانست توفان خورشیدی قرن نام بگیرد. بسامد پایین وقوع این رویدادها از نظر کارشناسان امنیت فضایی بیاهمیت نیست.
این کارشناسان معتقدند امروزه ممکن است کنترل جایگاه مداری ماهوارهها را در زیستبوم فضایی بسیار شلوغ از دست بدهیم. وقتی توفانهای هالووین در سال ۲۰۰۳ به وقوع پیوست، تنها حدود ۵ هزار شیء قابل ردیابی در مدار لئو زمین در حال حرکت بودند و باوجود از دست دادن کنترل این منطقه، برخوردی روی نداد. اما تعداد اشیا در این منطقه حساس و آسیبپذیر فضا از سال ۲۰۰۳ به بعد چهار برابر شده است و خطر برخوردها را افزایش داده است.
البته بیشتر ماهوارههای جدید به سامانه موقعیتیاب جهانی (GPS) مجهز هستند و کاربر نظارت بر ماهواره به این شکل میتواند موقعیت آن را ردیابی کند؛ اما بقایای ماهوارهها و موشکها به سامانهای مجهز نیستند و تنها با رادار میتوان آنها را ردیابی کرد.
کارشناسان امنیت فضایی از سالها قبل زنگهای خطر را به دلیل تعداد زیاد بقایای ماهوارهها و موشکها و شمار بالای ماهوارههای در حال کار (ناشی از ارسال گروهی ماهوارهها به فضا مانند مجموعه ماهوارههای استارلینک وابسته به اسپیس ایکس) در مدار لئو زمین به صدا درآوردهاند. آنها هشدار میدهند که این وضعیت ادامه و استمرار عملیات مداری را با دشواری روبرو کرده است.
برگر میگوید: بدون بهبودبخشی جدی در مدیریت ترافیک فضایی و توسعه فناوریهای پیشبینی وضعیت آبوهوایی خطر جدی وجود دارد که با میزان فزاینده برخوردهای آبشاری روبرو شویم. برخوردهایی که در آن چگالی اشیا در مدار لئو به اندازه کافی بالا میرود و برخورد بین اشیا میتواند یک آبشار ایجاد کند که در آن هر برخورد باعث ایجاد زباله فضایی میشود و احتمال برخورد بیشتر را افزایش میدهد. این وضعیت استفاده از مدار لئو را برای چند دهه یا برای برخی کشورها بیاستفاده میکند.
وی افزود: توفان خورشیدی یک روز خواهد آمد، اما امیدواریم تا ۵ یا ۱۰ سال بعد و تا زمان تقویت فناوریهای پیشبینی وضعیت جوی روی ندهد.