الاحتباس الحراري على الأرض يهدد بزيادة عمر تلوث الفضاء.. الأقمار الصناعية تواجه فرصًا أكبر للتصادم

تواجه الأقمار الصناعية فرصًا أكبر للتصادم مع الحطام الفضائي نتيجة انخفاض الكثافة في الغلاف الجوي العلوي.

ستؤدي زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض إلى انخفاض طويل الأمد في كثافة الهواء على ارتفاعات عالية، وفقًا لبحث جديد من مؤسسة المسح البريطاني للقارة القطبية الجنوبية.

ستؤدي هذه الكثافة المنخفضة إلى تقليل السحب على الأجسام التي تدور في مدارات في الغلاف الجوي العلوي، على ارتفاع يتراوح بين 90 و 500 كيلومتر، مما يطيل عمر الحطام الفضائي ويزيد من مخاطر الاصطدام بين الحطام والأقمار الصناعية.

نظرًا لأن المجتمع أصبح أكثر اعتمادًا على الأقمار الصناعية لأنظمة الملاحة والاتصالات المحمولة ومراقبة الأرض، فقد تسبب الاصطدامات مشاكل كبيرة في حالة تلف الأقمار الصناعية التي تكلف مليارات الدولارات.

تقدم الدراسة، التي نُشرت في مجلة Geophysical Research Letters الشهر الماضي (سبتمبر) ، أول إسقاط واقعي لتغير المناخ في الغلاف الجوي العلوي خلال الخمسين عامًا القادمة.

على الرغم من أن العديد من الدراسات قد حققت في التغييرات التي ستحدث في الغلاف الجوي السفلي والوسطى، إلا أن البحث في سيناريوهات الارتفاعات الأعلى محدود للغاية.

اعتبارًا من مارس 2021 ، كان هناك حوالي 5000 قمر صناعي نشط وغير صالح في مدار أرضي منخفض- يصل ارتفاعه إلى 2000 كيلومتر – وقد زاد هذا العدد بنسبة 50٪ خلال العامين الماضيين.

هناك العديد من الشركات التي تخطط لإضافة آلاف أخرى في العقد القادم. بمجرد إيقاف التشغيل، تستمر الأقمار الصناعية في الدوران ولكنها تتباطأ تدريجياً بسبب السحب الجوي ، مما يقلل من ارتفاعها المداري حتى تحترق في الغلاف الجوي السفلي.

تشير المبادئ التوجيهية الحالية التي وضعتها لجنة تنسيق الحطام الفضائي المشتركة بين الوكالات إلى أن مشغلي السواتل يتأكدون من أن السواتل التي تم إيقاف تشغيلها ستخرج من المدار في غضون 25 عامًا، ولكن انخفاض كثافة الغلاف الجوي سيؤدي إلى حدوث أخطاء في التخطيط والحسابات.

على عكس الغلاف الجوي السفلي ، كان الجو الأوسط والعلوي يبرد.

وهذا يؤدي إلى انخفاض في الكثافة مع تداعيات عملية على مقاومة الأجسام مثل الأقمار الصناعية المهجورة والحطام المرتبط بمهمة الفضاء على تلك الارتفاعات.

مع انخفاض السحب ، يتم تمديد عمر هذه الأجسام ، وتبقى الأجسام في المدار لفترة أطول وهناك خطر أكبر من الاصطدام بالأقمار الصناعية النشطة وكذلك مع الحطام الفضائي الآخر.

استخدمت إنجريد كنوسن، الزميلة البحثية المستقلة في NERC في هيئة المسح البريطاني لأنتاركتيكا، نموذجًا عالميًا للغلاف الجوي بأكمله يصل ارتفاعه إلى 500 كم لمحاكاة التغيرات في الغلاف الجوي العلوي حتى عام 2070.

وقارنت توقعاتها بالبيانات الخمسين الماضية، ووجدت أنه حتى في ظل سيناريو انبعاثات مستقبلية معتدلة، فإن متوسط التبريد المتوقع والانخفاض في كثافة الغلاف الجوي العلوي يبلغ ضعف قوته التي شوهدت في الماضي.

يقول كنوسن، إن “التغييرات التي رأيناها بين المناخ في الغلاف الجوي العلوي على مدار الخمسين عامًا الماضية وتوقعاتنا للخمسين عامًا القادمة هي نتيجة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ومن المهم بشكل متزايد فهم والتنبؤ بكيفية تأثير تغير المناخ على هذه المناطق، خاصة بالنسبة لصناعة الأقمار الصناعية وواضعي السياسات الذين يشاركون في وضع المعايير لتلك الصناعة “.

أكثر من 30000 قطعة حطام

وأضافت ، “أصبحت مشكلة الحطام الفضائي مشكلة سريعة النمو لمشغلي السواتل بسبب مخاطر الاصطدامات ، التي يزيد من سوء التدهور طويل الأمد في كثافة الغلاف الجوي العليا، وآمل أن يساعد هذا العمل في توجيه الإجراءات المناسبة للسيطرة على مشكلة تلوث الفضاء والتأكد من أن الغلاف الجوي العلوي يظل مورداً قابلاً للاستخدام في المستقبل “.

هناك أكثر من 30000 قطعة حطام يمكن تتبعها في مدار أرضي منخفض قطره أكبر من 10 سم و1 مليون جسم حطام أكبر من 1 سم وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية.

من المتوقع أيضًا أن يتغير الغلاف الأيوني – الجزء المشحون من الغلاف الجوي العلوي – جزئيًا نتيجة لزيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون، ولكن أيضًا بسبب التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض. من المهم فهم توزيع الإلكترونات في الأيونوسفير لتصحيح الأخطاء التي تدخلها في قياسات مستوى سطح البحر المعتمدة على الأقمار الصناعية والمستخدمة لرصد المناخ.

تم العثور على أكبر التغييرات في عدد الإلكترونات متوقعًا في أمريكا الجنوبية وجنوب المحيط الأطلسي، وغرب إفريقيا، توصي الدراسة بإجراء مزيد من الدراسات لمراقبة هذه التغييرات وبناء صورة من أجل التحكم في التأثيرات على تطبيقات البيانات المعتمدة على الأقمار الصناعية.