زباله مدارگرد چیست؟

 انسان‌ها بیش از ۵۰ سال است که اجسامی را به فضا پرتاپ می‌کنند. بیشتر این اجسام به زمین سقوط کرده اند. بیشتر اجسامی که به زمین سقوط کرده اند در آب افتاده اند، چرا که %۷۰ زمین را آب تشکیل داده است. با این وجود تعداد زیادی از اجسامی که به فضا فرستاده شده اند، در مدار دور زمین هستند.

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

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

چرا زباله‌های مدارگرد مهم هستند؟
بیشتر زباله‌های فضایی بسیار سریع حرکت می‌کنند که می‌تواند به سرعت ۳/۴ تا ۵ مایل در ثانیه هم برسد. ۵ مایل در ثانیه برابر با ۱۸۰۰۰ مایل در ساعت است. چنین سرعتی ۷ 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 می‌تواند بیشتر هم شود. میانگین شدت سرعت یک تکه زباله فضایی در حال حرکت به سمت جسم دیگر ۲۲۳۷۰ مایل در ساعت است. از آنجاییکه که یک تکه زباله فضایی بسیار سریع حرکت می‌کند، خسارات زیادی را باعث می‌شود. شدت برخورد با یک تکه زباله فضایی که در حال حرکت با سرعت حدود ۶ مایل در ثانیه است می‌تواند به اندازه برخورد با یک توپ بولینگ در حال حرکت با سرعت ۳۰۰ مایل در ثانیه باشد.

چه مقدار زباله در مدار است؟
برای حفظ امنیت فضانوردان، دانشمندان جهت ردیابی تمام زباله‌ها در مدار از رادار استفاده می‌کنند. زباله‌های فضایی را بر اساس اندازه آن طبقه بندی می‌کنند. حدود ۱۳۰۰۰ شئ شناخته شده بیش از ۱۰ سانتی متر قطر دارند. دانشمندان معتقدند بیش از صد هزار زباله مدار گرد مابین ۱ تا ۱۰ سانتی متر هستند. ده‌ها میلیون تکه نیز کوچک‌تر از یک سانتی متر هستند. تمام زباله‌های بزرگتر از ۱۰ سانتی متر به دقت توسط رادار و تلسکوپ ردیابی شده اند. اطلاعات به دست آمده از این ردیابی‌ها برای تخمین تعداد زباله‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرچه دانشمندان قادر به ردیابی تمام زباله‌ها نیستند، ولی از میزان کل زباله‌ها آگاهی دارند.

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

دانشمندان برای تخمین تعداد زباله‌های کوچکتر از یک میلی متر موجود در مدار، شاتل فضایی که از مدار بر می‌گردد را مورد مطالعه قرار می‌دهند. زمانیکه شاتل فضایی از مأموریت باز می‌گردد، دانشمندان اقدام به شمارش ضرباتی که به شاتل شده است می‌کنند. سپس تعداد فرورفتگی‌ها و حفره‌ها را با اندازه فضایی که شاتل پیموده است مقایسه می‌کنند. دانشمندان از این مقایسه‌ها جهت تخمین تعداد اشیاء کوچک موجود در مدار زمین استفاده می‌کنند. ناسا آزمایشاتی را برای شناخت هر چه بیشتر زباله‌های مدارگرد اجرا کرده است. ماهواره‌هایی همچون Long Duration Exposure Facility دوباره به زمین بازگردانیده شده اند. دانشمندان سپس اقدام به شمارش اشیائی که به ماهواره صدمه زده اند می‌کنند. LDEF به مدت ۵ سال در فضا قرار گرفته بود. اینکه برای مواد قرار گرفته در فضا چه اتفاقی می‌افتد نیز مورد بررسی قرار گرفت.

چگونه فضانوردان از زباله‌های مدارگرد مصون می‌مانند؟
از آنجاییکه ناسا زباله‌های بزرگ را ردیابی کرده است، سفینه فضایی با سرنشینانش می‌تواند از آن‌ها بگریزد. زمانیکه انتظار رسیدن یک شئ به ایستگاه فضایی بین المللی می‌رود، ناسا می‌تواند با اندک تغییری در مسیر ایستگاه از برخورد با آن شئ اجتناب کند. بعلاوه ایستگاه فضایی سخت‌ترین سپر حفاظتی را در میان سفینه‌های فضایی دارد و قادر به تحمل ضربات کوچک‌ترین زباله هاست. زباله‌ها به پنل‌هایی که به عنوان حفاظ بخش‌های حیاتی ایستگاه فضایی هستند، ضربه می‌زنند. زمانیکه فضانوردان در خارج ایستگاه فضایی هستند، لباس‌های فضایی آن‌ها را در برابر زباله‌های مدارگرد و ریزشهاب واره‌ها حفاظت می‌کند. لباس‌ها دارای یک لایه سخت با متریال نازک هستند که فضانوردان را در برابر ضربات مصون نگه می‌دارد. این لایه از مواد استفاده شده در جلیقه ضد گلوله ساخته شده است.

از آنجاییکه ذرات ریزِ زباله‌ها امکان ردیابی ندارند برخورد با آن‌ها محتمل است. شاتل فضایی اغلب با حفره‌های ناشی از ضربات کوچک بر می‌گردد. علاوه بر این ممکن است ضربات منجر به ترک‌های کوچک در پنجره‌های جلو شود. پنجره‌ها بعد از هر مأموریت تعویض می‌شوند. شاتل پنجره‌ی سه لایه‌ای برای حفاظت از سرنشینان دارد.

مواد چند لایه در لباس فضایی، فضانوردان را به هنگام راه پیمایی فضایی از آسیب توسط زباله‌های مدارگرد مصون نگه می‌دارد.

ناسا در مورد زباله‌های مدارگرد چه اقدامی را انجام میدهد؟
هر چه انسان‌ها اجسام بیشتری را به فضا پرتاب می‌کنند، مدار زمین تبدیل به زباله دانی شلوغ و خطرناک خواهد شد؟ آژانس‌های فضایی در سرتاسر جهان دست به اقداماتی زده اند تا چنین اتفاقی نیافتد. از سال ۱۹۸۸ ایالات متحده سیاستی رسمی برای کاهش تولید زباله‌ها اتخاذ کرده است. ناسا هم دفتری با عنوان برنامه زباله‌های مدارگرد در مرکز فضایی جانسون در هوستون تگزاس دارد. این دفتر به دنبال راهی برای خلاصی از زباله‌های موجود در فضاست. بسیاری از شرکت‌های هوایی فضایی ایالات متحده از راهبرد‌های کاهش تولید زباله‌ها پیروی می‌کنند.

آژانس‌های فضایی روسیه، ژاپن، فرانسه و اروپا در حال کاهش تولید زباله‌ها هستند. ناسا و دیگر آژانس‌های فضایی اقدامات زیادی در راستای کاهش مشکل زباله‌های مدارگرد انجام داده اند. رانشگر‌های بالادست وسایط پرتاب شده به فضا و برخی از ماهواره‌ها در مدار‌های پایین دست قرار گرفته اند. این جاگیری منجر به بازگشت دوباره آن‌ها به فضا و سوختگی زودهنگام آن‌ها می‌شود. زباله‌های موجود در مدار‌های زیر ۳۷۳ مایل معمولاً در طی چند سال به زمین می‌افتند. اشیاء در ارتفاع بیشتر از ۶۲۱ مایل قادر به بقای بیش از یک قرن در مدار هستند.