حطام الفضاء يهدد الأقمار وهذه حلول تفادي الكارثة

أجرت أقمار Starlink التابعة لشركة SpaceX نحو 144,404 مناورات لتفادي الاصطدام بين ديسمبر 2024 ومايو 2025، وفق ملفات قدّمتها الشركة إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية الأميركية. وهذا يعني في المتوسط مناورة واحدة لتفادي اصطدام محتمل لكل قمر في الأسبوع. ويرى الدكتور Slava Turyshev، الباحث في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، أن هذه الأرقام مؤشر على مشكلة أعمق من ازدحام المدارات، وقد عرض في ورقة بحثية ثلاثة مسارات للتحكم في خطر الحطام المداري.

لماذا لا يكفي أن تتوقف عمليات الإطلاق؟

تدور أقمار Starlink وأقمار Kuiper التابعة لشركة Amazon وأقمار Qianfan الصينية عادةً على ارتفاع 500 إلى 600 كيلومتر فوق الأرض. وعند هذا الارتفاع يتيح الاحتكاك بالغلاف الجوي للمدار أن «ينظّف نفسه» جزئياً، فتحترق الأجسام المهجورة خلال بضع سنوات.

الصورة تختلف في الارتفاعات الأعلى. فمراحل الصواريخ التي فقدت السيطرة عليها وتدور حول 850 كيلومتراً قد تبقى في مدارها عقوداً أو قروناً. وإذا اصطدمت هذه المراحل الميتة ببعضها تناثر الحطام في مداراتها وفي مدارات أعلى وأدنى منها.

ويستشهد البحث ببيانات وكالة الفضاء الأوروبية التي تنسب نحو 96 في المئة من خطر الاصطدام على المدى الطويل إلى أجسام ميتة. ويخلص إلى أن الحطام الموجود حالياً قد يتصادم ويتشظى بوتيرة أسرع مما تزيله الطبيعة، حتى لو توقفت عمليات إطلاق الصواريخ غداً. ويُعرف هذا التسلسل من التصادمات المتتالية باسم «متلازمة كيسلر» (Kessler Syndrome)، وهي مسألة يتعامل معها علماء ديناميكا المدارات منذ عقود.

كيف تُخفَّض المخاطر قبل وقوعها؟

يقسّم Turyshev المعالجة إلى ثلاثة محاور: قواعد التخلص من الأقمار، وعدم اليقين في التتبع، والحطام الموجود أصلاً.

في المحور الأول يمكن لهيئات تنظيم الأقمار الاصطناعية أن تُلزم المركبات بالخروج السريع من المدار بعد انتهاء مهمتها. وقد استحدثت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأميركية قاعدة تُلزم الأقمار بمغادرة المدار خلال خمس سنوات من إحالتها إلى التقاعد، بدلاً من فترة الـ25 سنة التي ظلت المعيار السائد عقوداً. وبحسب الورقة، فإن رفع موثوقية التخلص من 90 إلى 99 في المئة مع حصر مدة البقاء بعد المهمة في خمس سنوات يخفض الخطر البيئي بمقدار 50 مرة.

أما المحور الثاني فيتعلق بالتتبع. فأنظمة الوعي بأحوال الفضاء (Space Situational Awareness) ترصد الأجسام الكبيرة جيداً، لكنها تواجه صعوبة مع الحطام الصغير بحجم الرصاصة. ولأن مواقع الأجسام لا تُعرف بدقة كاملة، قد يهدر مشغّلو الأقمار وقودهم في تفادي أجسام لا تشكّل خطراً فعلياً. ولا يوصي Turyshev بتتبع كل جسم صغير، بل بتضييق مناطق عدم اليقين حول الاقترابات الخطرة تحديداً. وفي هذا السياق يوسّع نظام تنسيق حركة المرور الفضائية (TraCSS) التابع للإدارة الأميركية الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) هذا العام برنامجه التجريبي ليشمل مشغّلين تجاريين أكثر.

هل يمكن تفادي التصادم دون إزالة الحطام؟

لا يتناول المحور الثالث إزالة الحطام من المدار، بل يقترح ما يسميه Turyshev «تفادي التصادم في اللحظة المناسبة» (Just-in-Time Collision Avoidance). تقوم الفكرة على تحريك مراحل الصواريخ الميتة قبل الاصطدام المتوقع بوقت قصير. ويمكن تنفيذ ذلك بأشعة ليزر أرضية أو بأسراب صغيرة من أقمار «الرعاة»، فتزيح الجسم بضعة أمتار تكفي لتفادي الاصطدام. ويتجنب هذا الأسلوب الاصطدامات الوشيكة فحسب، ولا ينقّي المدار.

من يتحمل كلفة التنظيف؟

يصطدم الحل الأبسط، وهو إرسال شركات خاصة لإنزال مراحل الصواريخ المهجورة، بعائق قانوني. فمعاهدة الفضاء الخارجي لعام 1967 تعني أن شركات التنظيف لا تستطيع ببساطة إنزال معزّزات صواريخ مملوكة لحكومات أخرى، لأن المعزّز يبقى ملكاً للحكومة التي أطلقته، حتى لو لم تعد تلك الحكومة قائمة.

وتضاف إلى ذلك معضلة اقتصادية توصف بـ«مأساة المشاعات»: فالشركة التي تزيل الحطام تتحمل الكلفة، بينما يستفيد منها بقية المشغّلين في المدار. ولذلك تركّز مقترحات Turyshev على حوافز تدفع إلى إزالة أخطر الحطام أولاً. فهو يقترح عقوداً تموّلها الحكومات وتدفع مقابل تخفيضات يمكن التحقق منها في الخطر المداري على المدى الطويل. ويقترح كذلك «سندات تخلّص» تعوّض مشغّلي الأقمار إذا أنهت مركباتهم رحلتها المدارية دون تدخل فعّال من شركة Astroscale، المتخصصة في إزالة الحطام، أو من منافسيها.

وللنسبة العالية حدودها. فمعدل نجاح 99 في المئة في إنزال الأقمار قد يترك عشرات الآلاف من الأقمار المهجورة إذا بلغ عدد الأقمار في المدار ملايين. والورقة منشورة على منصة arXiv للأوراق التمهيدية. و Slava Turyshev معروف أيضاً بعمله على فكرة العدسة التثاقلية الشمسية (Solar Gravitational Lens).