عکس: AP
عکس: AP

ماهواره‌ها در حال آلوده کردن استراتوسفر هستند

و مجموعه‌های بزرگ آینده این مشکل را تشدید خواهند کرد

در ژانویه، بیش از 100 ماهواره مخابراتی در جو زمین سوختند و با سرعت حدود هشت کیلومتر در ثانیه در حالی که به سمت سیاره سقوط می‌کردند، تبخیر شدند. این خروج‌های تماشایی عمدی هستند و هدفشان جلوگیری از مسدود شدن فضای مداری توسط ماهواره‌ها یا سقوط آن‌ها به سطح به صورت خارج از کنترل است. سه سال پیش، کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC)، یک آژانس آمریکایی که برنامه‌های کاربردی ماهواره‌های ارتباطی را تأیید می‌کند، دستور داد که همه این ماهواره‌ها باید پس از پنج سال از مدار خارج شوند تا زباله‌های فضایی کاهش یابد. مقررات مشابه در جاهای دیگر نیز اعمال می‌شود.

چنین "نابودی طراحی شده"، اگرچه با نیت خوب انجام می‌شود، اما پیامدهای ناخواسته‌ای دارد. هنگامی که ماهواره‌ها تبخیر می‌شوند، استراتوسفر (منطقه‌ای از جو بین 10 کیلومتر و 50 کیلومتر بالاتر از سطح زمین) را با ذرات فلزات سازنده، از جمله آلومینیوم، مس، لیتیوم و نیوبیم، پر می‌کنند. این مقادیر زمانی ناچیز بودند، اما با وجود 11000 ماهواره در مدار - و درخواست برای 1 میلیون پرتاب دیگر که در اتحادیه بین‌المللی مخابرات، یک آژانس در سازمان ملل، ثبت شده است - ممکن است شیمی جو در مقیاس بزرگتری تغییر کند. دانیل مورفی، یک شیمیدان جوی در اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا، در ماه نوامبر گفت: "نگرانی زیادی وجود دارد. ما این مواد را وارد می‌کنیم، نمی‌دانیم چه کار خواهند کرد و آن‌ها به مقادیر ever increasing وارد خواهند شد."

جو زمین برای میلیاردها سال توسط اجسام خارجی، یعنی شهاب‌واره‌ها و گرد و غبار کیهانی، بمباران شده است. اما این متفاوت است. بر اساس یک مقاله سفید که سال گذشته توسط آژانس فضایی اروپا منتشر شد، هجوم طبیعی ماده به جو حدود 12400 تن در سال است. در سال 2019، آخرین سالی که داده‌ها در دسترس است، بشر حدود 890 تن به آن اضافه کرد و این جرم در حال افزایش است.

علاوه بر این، جان پلین از دانشگاه لیدز می‌گوید: «این فقط تناژ کل نیست؛ بلکه مجموعه‌ای متفاوت از فلزات است.» او می‌گوید زباله‌های فضایی ده برابر بیشتر از گرد و غبار کیهانی طبیعی، لیتیوم را وارد جو می‌کنند، و همچنین مقادیر بیشتری از فلزات عجیب و غریب جدید. دکتر مورفی و همکارانش در مقاله‌ای که در سال 2023 منتشر شد، تخمین زدند که از هر ده ذره آئروسل در استراتوسفر، اکنون یک ذره حاوی فلزات ناشی از فرسایش فضاپیما است.

این ذرات چه مدت باقی می‌مانند و چه کار می‌کنند؟ دلایلی برای نگرانی وجود دارد. به عنوان مثال، ذرات آلومینیوم می‌توانند با اکسیژن ترکیب شوند و مولکول‌های آلومینا را تشکیل دهند، و سطحی ایجاد کنند که در آن واکنش‌های شیمیایی بزرگتر دیگری می‌توانند رخ دهند. یکی ممکن است کلر را - یک نابودگر شناخته شده ازن، که زمین را از اشعه ماوراء بنفش ایمن نگه می‌دارد - از مولکول‌های هیدروژن کلرید آزاد کند. عناصر دیگر، مانند مس، کاتالیزور هستند و قادرند واکنش‌های شیمیایی را بدون مصرف شدن خود تسریع کنند. با ادامه رشد غلظت چنین کاتالیزورهایی، آن‌ها می‌توانند به طور نامحدود به تسریع واکنش‌ها ادامه دهند.

با این حال، در حال حاضر، سؤالات بیشتری از پاسخ‌ها وجود دارد. محققان در سراسر جهان در تلاشند تا شکاف‌های دانش خود را پر کنند. کمبود تجهیزات نظارتی یک چالش است. چالش دیگر فقدان نظارت است. اکثر ماهواره‌های مخابراتی، رایج‌ترین نوع فضاپیما، در حال حاضر توسط اسپیس‌اکس در آمریکا پرتاب می‌شوند. مجموعه ماهواره‌ای استارلینک این شرکت، که شامل تقریباً 7000 دستگاه است، بیشتر ماهواره‌هایی را که به فضا فرستاده می‌شوند، تشکیل می‌دهد. اگرچه FCC ملزم می‌کند که همه ماهواره‌ها تحت بررسی زیست‌محیطی قرار گیرند، اما ماهواره‌هایی که بخشی از مجموعه‌های بزرگ، متشکل از بیش از 100 ماهواره خواهند بود، از این قاعده مستثنی هستند. در سال 2022، دفتر پاسخگویی دولت، یک ممیز کنگره، توصیه کرد که FCC تأثیرات زیست‌محیطی مجموعه‌های بزرگتر را بررسی کند، اما این آژانس هنوز بررسی خود را در این مورد منتشر نکرده است (و به درخواست‌های ما برای اظهار نظر پاسخی نداد).

ممکن است آمریکا همیشه بر جو مسلط نباشد. چین، اتحادیه اروپا و دیگران برنامه‌هایی برای مجموعه‌های بزرگ ماهواره‌ای خود دارند. چین قصد دارد حداقل سه مورد را پرتاب کند، که در مجموع قرار است شامل حدود 38000 ماهواره باشد، و مجموعه IRIS اروپا 290 ماهواره خواهد داشت. رواندا، یک رقیب غیرمحتمل، درخواستی برای دو مجموعه با بیش از 327000 ماهواره ثبت کرده است. EU و رواندا در حال توسعه مقررات زیست‌محیطی هستند. قوانین چین نیازی به ارزیابی زیست‌محیطی مشخص نمی‌کنند. با این حال، آن‌ها ملزم می‌کنند که از محیط فضایی محافظت شود.

همچنین ممکن است راه حل‌های فنی وجود داشته باشد. ماهواره‌ها را می‌توان کوچکتر ساخت، حتی اگر این روند فعلی نباشد. وزن فضاپیمای استارلینک در هنگام پرتاب حدود 800 کیلوگرم است و ایلان ماسک، رئیس اسپیس‌اکس، پیش‌بینی می‌کند که نسل‌های آینده حتی سنگین‌تر خواهند بود. برخی از دانشمندان مواد ساختمانی جایگزین، مانند الیاف کربن یا چوب را پیشنهاد کرده‌اند که می‌تواند نیاز به مواد عجیب و غریب را کاهش دهد. با این حال، اینها ممکن است پیامدهای منفی خود را داشته باشند. به عنوان مثال، چوب می‌تواند پس از خارج شدن از رده سوزانده شود و مقدار زیادی دوده سیاه در جو آزاد کند، که گرما را به دام می‌اندازد و احتمالاً آسمان را تاریک می‌کند.

تمرکز دیگر، لحظات پایانی یک ماهواره است. مارتین راس، از شرکت هوافضا، یک شرکت آمریکایی، می‌گوید: «تفکر غالب در مورد ورود مجدد این بود که تمام مواد به قطعاتی به اندازه کافی بزرگ باقی می‌مانند که فقط از جو خارج شوند و در استراتوسفر جمع نشوند.» معلوم شده است که این اشتباه است. برخی از محققان استدلال می‌کنند که FCC باید در قانون پنج ساله خود تجدید نظر کند و عمر ماهواره‌های تجاری را افزایش دهد تا از نیاز به پرتاب‌های آینده بسیار زیاد جلوگیری شود. دیگران پیشنهاد می‌کنند که مجموعه‌های بزرگ می‌توانند بین کشورها به اشتراک گذاشته شوند. با این حال، با افزایش تنش‌های بین‌المللی، ممکن است این ایده به یک آرزوی واهی تبدیل شود. ¦