13 فوریه 2025-زباله های فضایی، ارتباطات ماهواره ای-© shutterstock/Andrey VP
پل کوستک، عضو ارشد لایف IEEE و مهندس سیستم در Air Direct Solutions LLC، اقدامات مورد نیاز برای مدیریت زباله‌های فضایی ناشی از ماهواره‌های پایان عمر را مورد بحث قرار می‌دهد.
مدیریت حجم فزاینده زباله های فضایی یک چالش جدی است. برای دولت‌های بین‌المللی و رهبران صنعت، سؤالاتی در رابطه با نحوه دفع آن، چه چیزی می‌تواند بازیافت شود و چه خطری برای سایر شبکه‌های ارتباطی ماهواره‌ای و عملیات فضایی دارد، مطرح شده است.
در حال حاضر، مدل‌ها نشان می‌دهند که بیش از 40500 بقایای زباله فضایی بزرگتر از 10 سانتی‌متر و 130 میلیون قطعه حیرت‌انگیز تا 1 سانتی‌متر در مدار زمین وجود دارد. از این تعداد، تقریباً 37000 به طور فعال ردیابی و فهرست‌بندی می‌شوند.
در حال حاضر نیاز فوری به بهبود ردیابی در زمان واقعی اشیا و همچنین مدیریت ترافیک ماهواره‌ای و شناسایی روش‌های حذف زباله وجود دارد. اخیراً در بحث‌های صنعتی، روش‌هایی برای رسیدگی به کار ماهواره‌های از کار افتاده با انتقال آنها به مدارهای بالاتر، خارج کردن آنها از مدار یا یافتن راه‌هایی برای سرویس دهی و افزایش عمر آنها تبدیل شده است.
سرویس‌دهی به ماهواره‌ها همچنین می‌تواند مسیری برای سیستم‌های بازیافت باشد تا راه‌اندازی جایگزین، از جمله سوخت‌گیری ماهواره‌ها و به‌روزرسانی نرم‌افزارها و سیستم‌ها برای ایجاد کاربردهای جدید.
در بیشتر موارد، ماهواره ها علیرغم غیر فعال بودن برای چند سال در مدار باقی می مانند. کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده (FCC) قبلاً پیشنهاد داده است که اپراتورهای مستقر در ایالات متحده یا ماهواره ها را در نزدیکی پایان عمر به مدارهای بالاتر منتقل کنند یا آنها را در پایین تر قرار دهند تا بتوانند ظرف پنج سال پس از اتمام ماموریت خود از مدار خارج شوند.
مورد دوم طرح مورد نیاز برای ماهواره هایی است که در مدار پایین زمین (LEO) قرار می گیرند. از آنجایی که صور فلکی ماهواره ای بیشتر و بیشتر در مدار قرار می گیرند، آیا توافق جهانی در مورد مدیریت آنها امکان پذیر است؟ آیا رهبران صنعت و دولت های بین المللی می توانند گرد هم آیند و با قوانین مشترک برای مدیریت پایان عمر ماهواره ها و همچنین اجرای این قوانین موافقت کنند؟
در سال 1978، دانشمند ناسا دیو کسلر این نظریه را ارائه کرد که اگر چگالی زباله های فضایی به آستانه بحرانی برسد، منجر به یک واکنش زنجیره ای از برخورد در LEO می شود که می تواند سیاره را در زباله ها بپوشاند. این امر می‌تواند منجر به شلوغی بیش از حد LEO برای ماهواره‌ها در مدار شود و بر توانایی پرتاب مأموریت‌های فضایی تأثیر بگذارد و پیامدهای آن منجر به از دست رفتن ارتباطات ماهواره‌ای، اینترنت و سیستم‌های موقعیت یاب جهانی (GPS) شود.
اگر قرار بود این اتفاق بیفتد، تأثیر مالی سرسام آور خواهد بود و اگر به طور کامل متوقف نشود، منجر به کندی تجارت می شود. حمل و نقل هوایی، حمل و نقل و از دست دادن اینترنت نیز بر عملیات تجاری و نظامی تأثیر می گذارد.
از اولین پرتاب شاتل، چیزهای زیادی تغییر کرده است. فضا از زمانی که فقط توسط سازمان‌های دولتی مورد استفاده قرار می‌گرفت، اکنون شامل اپراتورهای تجاری ارائه خدمات پرتاب و توسعه صورت‌های فلکی ماهواره‌ای در LEO شده است. طبیعتاً تعداد صورت فلکی ماهواره ای برنامه ریزی شده در حال افزایش است، اما به چه منظور؟
آخرین گزارش نیمه سالانه وضعیت صورت فلکی استارلینک نشان داد که 24410 مانور اجتناب از برخورد برای جلوگیری از زباله های فضایی و سایر ماهواره ها بین ژوئن تا دسامبر 2023 انجام شده است. اکنون، تمام صورت های فلکی ماهواره ای را که توسط سایر شرکت ها و کشورها برنامه ریزی شده است، در نظر بگیرید. نیاز به ردیابی، مدیریت و مانور این اشیاء در زمان واقعی هرگز مهمتر از این نبوده است.
با افزایش ردیابی زباله‌های فضایی، ماهواره‌ها باید توانایی شناسایی و پاسخ به زباله‌هایی را داشته باشند که بیشترین خطر برخورد با سیستم نزدیک مدار خود و بدون مداخله را دارند. این شامل نیاز و قابلیت خروج از مدار ماهواره های پیر در LEO و مدارهای بالاتر است.
چندین شرکت کار بر روی توسعه سیستم های حذف زباله فعال برای جمع آوری زباله ها را آغاز کرده اند. در حالی که برخی بر قطعات بزرگتر از جمله ماهواره ها و مراحل پرتاب موشک تمرکز کرده اند، برخی دیگر به دنبال سیستم هایی برای جمع آوری اقلام کوچکتر، احتمالاً با استفاده از شبکه هستند. با این حال، یک سوال مهم هنوز باید مورد توجه قرار گیرد. این بودجه چگونه تامین خواهد شد؟
به طور سنتی، اپراتور برای پایان عمر یا سیستم هایی که شکست خورده اند، پرداخت می کند. با این حال، وقتی صحبت از ماهواره‌هایی می‌شود که در زمانی که اپراتور از کار افتاده رها شده‌اند، این موضوع به یک منطقه نگران‌کننده تبدیل می‌شود.
ارتباطات ماهواره‌ای و سایر سیستم‌های فضایی مانند ایستگاه‌های فضایی باید قابلیت‌هایی برای شناسایی و در صورت نیاز مانور دور از زباله‌ها داشته باشند. طراحان همچنین باید سیستم‌ها را سخت‌تر کنند تا ضربه‌های قطعات کوچک را کنترل کنند یا سیستم‌هایی در جای خود داشته باشند که زباله‌ها را منحرف می‌کنند یا می‌گیرند. با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که اولی خطر ارسال زباله به مسیر ماهواره یا وسیله نقلیه دیگری را به همراه دارد. بنابراین، گرفتن ممکن است رویکرد بهینه باشد.
برای مدیریت و ردیابی سیستم‌ها در فضا (ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی)، چه دولتی و چه تجاری، نیز با افزایش استفاده از فضا مورد نیاز خواهد بود. ایالات متحده برنامه نظارتی خود را از وزارت دفاع به وزارت بازرگانی انتقال داده است. چندین شرکت تجاری نیز به دنبال نظارت بر ترافیک فضایی هستند.
ابزاری برای هماهنگ کردن ردیابی و نظارت در سراسر جهان نیز برای ارائه ردیابی یکپارچه همانطور که توسط سیستم های ترافیک هوایی انجام می شود مورد نیاز است.
یکی دیگر از منابع زباله، آزمایش های ضد ماهواره بوده است. این صنعت باید به این موضوع بپردازد که چگونه نظامی‌سازی فضا بر عملکرد سیستم‌های دولتی و تجاری تأثیر می‌گذارد. با گسترش استفاده، سؤالات بیشتری مطرح می شود: آیا می توان توافقی برای توقف این نوع آزمایش ها حاصل کرد؟ در صورت انجام آزمایشات، در صورت وجود، چه اقداماتی را می توان انجام داد؟
دولت‌ها و شرکت‌ها همچنین باید به تأثیر بازیگران بد – چه تحت حمایت دولت یا مستقل – که ماهواره‌ها را برای کنترل عملیات، جعل داده‌ها یا تغییر مدارها هک می‌کنند، رسیدگی کنند. این امر شرکت ها را ملزم می کند که امنیت سایبری را به عنوان بخشی از طراحی ماهواره خود و احتمالاً ارائه دهندگان پرتاب، از جمله امنیت سایبری را به عنوان الزامی برای پرتاب یک محموله وارد کنند. در حالت ایده‌آل، شرکت‌ها باید امنیت سایبری را در مراحل اولیه طراحی ماهواره بگنجانند و ارائه‌دهندگان پرتاب باید آن را به عنوان بخشی از الزامات پرتاب محموله در نظر بگیرند.
با توجه به تعداد بیشتری از کشورها و شرکت‌های خصوصی که محموله‌هایی مانند صورت‌های فلکی ماهواره‌ای و ایستگاه‌های فضایی را به مدار می‌فرستند، و همچنین وسایل نقلیه‌ای که به ماه، مریخ و فضای عمیق‌تر سفر می‌کنند، صنعت باید دور هم جمع شود و به نحوه مدیریت و استفاده از زباله‌های فضایی برای جلوگیری از برخورد و مسائل گسترده‌تر رسیدگی کند.
ضروری است که همه زباله ها شناسایی، ردیابی و جمع آوری شوند تا ارتباطات ماهواره ای موثر باشد. یک سیستم مدیریت ترافیک فضایی که همه کاربران به آن پایبند هستند تنها راه حل است. چگونگی ایجاد این امر باید محور این بحث ها باشد.
