اقدام دانشمندان برای سنجش میزان‌آلودگی ماهواره‌ها

به گزارش سایت خبری پُرسون، تعقیب چشمگیر یک فضاپیمای در حال سقوط توسط هواپیما، درک جدیدی در مورد فرآیندهای آتشین ناشی از سقوط جوی ماهواره‌های از رده خارج شده ارائه داده است. این اندازه‌گیری‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه تأثیر آلودگی هوای ماهواره‌ها بر جو زمین داشته باشیم.

به نقل از اسپیس، در اوایل ماه سپتامبر سال گذشته، گروهی از دانشمندان اروپایی سوار یک جت تجاری اجاره‌ای در جزیره ایستر شدند تا ورود مجدد ماهواره سالسا که یکی از چهار ماهواره کلاستر آژانس فضایی اروپا (ESA) است، را تعقیب کنند. این هواپیما به ۲۶ دوربین مجهز شده بود تا این اتفاق کوتاه را در طول موج‌های مختلف نور ثبت کند.

اولین نتایج از این کمپین رصد منحصر به فرد در اوایل ماه آوریل در کنفرانس اروپایی در مورد زباله‌های فضایی در بن، آلمان منتشر شد.

بازگشت مجدد ماهواره به جو و سوختن آن در جو زمین، رویدادی شبیه به ورود شهاب‌سنگ بود که کمتر از ۵۰ ثانیه طول کشید و کمی قبل از ظهر به وقت محلی در روز ۸ سپتامبر سال ۲۰۲۴ بر فراز اقیانوس آرام رخ داد. نور شدید روز، مشاهدات را پیچیده کرد و مانع از استفاده از ابزارهای قدرتمندتر شد، که می‌توانستند دیدگاه‌های دقیق‌تری ارائه دهند. با این حال، این گروه موفق شدند درک جدیدی در مورد سوختن ماهواره در جو به دست آورند، این موضوع کمتر شناخته شده و مطالعه آن دشوار است.

استفان لوهل (Stefan Löhle)، محققی در موسسه سیستم‌های فضایی دانشگاه اشتوتگارت آلمان، می‌گوید: این رویداد نسبتا ضعیف بود، ضعیف‌تر از آنچه انتظار داشتیم. ما فکر می‌کنیم که این ممکن است به این معنی باشد که فروپاشی ماهواره قطعاتی تولید کرده است که بسیار کندتر از جسم اصلی بوده‌اند و تابش کمتری تولید کرده‌اند.

پس از فروپاشی اولیه در ارتفاع حدود ۸۰ کیلومتری، محققان توانستند حدود ۲۵ ثانیه تکه‌تکه شدن را ثبت کنند. آنها رد محو شدن قطعات را در ارتفاع حدود ۴۰ کیلومتری از دست دادند. با استفاده از فیلترهای رنگ‌های مختلف، این گروه توانست انتشار ترکیبات شیمیایی مختلف را در طول سوختن در جو را تشخیص دهد، که نکاتی در مورد ماهیت آلودگی هوا که در طول فرآیند ورود مجدد ماهواره ایجاد می‌شود، ارائه می‌دهد.

لوهل می‌گوید: ما لیتیوم، پتاسیم و آلومینیوم را شناسایی کردیم. اما در این مرحله، ما نمی‌دانیم چه مقدار از آن به عنوان آلودگی هوای بلندمدت در جو باقی می‌ماند و چه مقدار به شکل قطرات ریز به زمین می‌افتد.

ورود مجدد ماهواره‌ها به جو، نگرانی فزاینده‌ای برای جامعه جهانی علوم جوی است. ماهواره‌ها از آلومینیوم ساخته شده‌اند که سوزاندن آن اکسید آلومینیوم، که به عنوان آلومینا نیز شناخته می‌شود، تولید می‌کند. دانشمندان می‌دانند که آلومینا می‌تواند باعث تخریب لایه ازن شود و توانایی زمین در بازتاب نور خورشید را تغییر دهد، که به نوبه خود می‌تواند تعادل حرارتی جو را تغییر دهد.

با افزایش پرتاب ماهواره‌ها، ماهواره‌های بیشتری به زمین بازمی‌گردند. هر محصول جانبی که در طول سوختن جو ایجاد شود، احتمالا در سال‌های آینده در بالای زمین انباشته خواهد شد. با این حال، اثرات این آلودگی هوای ماهواره‌ای به خوبی درک نشده است. ارتفاعاتی که در آن ماهواره‌ها متلاشی می‌شوند، برای بالن‌های هواشناسی بسیار زیاد است و در همین حال برای نمونه‌برداری ماهواره‌ها نیز بسیار کم است.

تعقیب و گریز هواپیماها، مانند موردی که سال گذشته ورود مجدد فضاپیمای کلاستر سالسا را ‌ردیابی کرد، بهترین فرصت را برای جمع‌آوری داده‌های دقیق در مورد فرآیندهای شیمیایی که در طول این رویدادها رخ می‌دهند، فراهم می‌کند. با این حال، چنین کمپین‌هایی بسیار پرهزینه و دشوار برای اجرا هستند. تاکنون، تنها پنج ورود مجدد فضاپیما در هوا ردیابی شده است؛ موارد قبلی شامل یک مرحله موشک آریان و سه وسیله نقلیه تدارکات ایستگاه فضایی بین‌المللی بود.

لوهل می‌گوید: در حال حاضر، محققانی که این رویدادها را مدل‌سازی می‌کنند، واقعا نمی‌دانند که در طول تکه‌تکه شدن ماهواره چه اتفاقی می‌افتد. این اولین چیزی است که باید به آن پاسخ دهیم. ما می‌خواهیم مطمئن شویم که هیچ چیزی روی سر مردم نمی‌افتد. سپس باید بفهمیم که این مواد چقدر برای جو زمین مضر هستند.

داده‌های جمع‌آوری شده توسط لوهل و همکارانش نشان می‌دهد که مخازن سوخت تیتانیومی فضاپیمای کلاستر سالسا با وزن ۱۲۰۰ پوند (۵۵۰ کیلوگرم) ممکن است از ورود مجدد جان سالم به در برده و احتمالا به درون اقیانوس آرام پاشیده شده باشند. این یک بخش مهم از اطلاعات است. طبق گزارشی که ماه گذشته توسط آژانس فضایی اروپا منتشر شد، به طور متوسط، هر روز سه ماهواره به زمین بازمی‌گردند.

بیشتر این ماهواره‌ها متعلق به مجموعه عظیم ماهواره‌های استارلینک اسپیس‌ایکس هستند. در حالی که نسل اول ماهواره‌های استارلینک تنها حدود ۲۶۰ کیلوگرم وزن داشتند، نوع فعلی این ماهواره‌ها حدود ۸۰۰ کیلوگرم وزن دارد. نسخه برنامه‌ریزی شده برای ساخت در آینده نیز حتی بزرگتر خواهد بود و وزن آن به ۱۲۵۰ کیلوگرم خواهد رسید. اگرچه اسپیس‌ایکس ادعا می‌کند که ماهواره‌ها برای سوختن کامل طراحی شده‌اند، اما این شرکت پیش از این اذعان کرده بود که برخی از بقایای آنها ممکن است گاهی اوقات به سطح زمین برسند.

محققان اروپایی به تجزیه و تحلیل داده‌ها ادامه می‌دهند و امیدوارند بتوانند مشاهدات خود را با مدل‌های رایانه‌ای هماهنگ کنند که می‌تواند درک بیشتری در مورد این فرآیندها در طول تکه‌تکه شدن ماهواره و سوزاندن بعدی ارائه دهد.

ییژی شیلها (Jiří Šilha)، مدیرعامل شرکت Astros Solutions مستقر در اسلواکی که هماهنگ‌کننده‌ی این کمپین رصدی بود می‌گوید: ما در حال مقایسه‌ی مشاهدات خود با مدل‌های تکه‌تکه شدن ماهواره هستیم تا بفهمیم چه مقدار جرم در چه مرحله‌ای از دست می‌رود. وقتی بین این مدل‌ها و مشاهدات خود هماهنگی ایجاد کنیم، ممکن است بتوانیم مدل‌سازی نحوه تعامل فلز ذوب‌شده با جو را آغاز کنیم.

لوهل توضیح داد که محققان تاکنون درک بسیار کمی از فرآیند سوزاندن ماهواره داشتند تا بتوانند تخمین بزنند که ورود مجدد ماهواره چقدر بر جو تأثیر می‌گذارد. بدنه‌ی آلومینیومی در حال تجزیه‌ی یک ماهواره‌ی در حال ورود مجدد ذوب می‌شود و قطرات بزرگی از فلز مذاب را تشکیل می‌دهد. برخی از این قطرات به صورت آئروسل اکسید آلومینیوم تبخیر می‌شوند، در حالی که برخی دیگر پراکنده و سرد می‌شوند و در نهایت به شکل ذرات نانو و میکرومتری آلومینیوم به زمین می‌ریزند. آلومینیومی که به آئروسل تبدیل می‌شود، همان چیزی است که باعث تخریب لایه‌ی اوزون و سایر اثرات اقلیمی می‌شود.

محققان امیدوارند وقتی ماهواره‌های همسان سالسا از جمله رومبا، تانگو و سامبا در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ دوباره وارد جو شوند، داده‌های بیشتری جمع‌آوری کنند. این چهار ماهواره از سال ۲۰۰۰ به دور زمین چرخیده‌اند و میدان مغناطیسی سیاره و تعاملات آن با باد خورشیدی را اندازه‌گیری کرده‌اند.

با این حال، همه این ورودهای مجدد در طول روز نیز اتفاق می‌افتد، به این معنی که محققان نمی‌توانند اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی را به دست آورند، که می‌تواند فرآیندهای شیمیایی در ابر تکه‌تکه شده را با جزئیات بهتری آشکار کند. طیف‌سنجی یک روش مشاهده است که نور ورودی را به طول موج‌های منفرد تجزیه می‌کند. با این حال، سیگنال یک فضاپیما که مجددا وارد جو می‌شوند بسیار ضعیف است و در نور شدید خورشید غرق می‌شود.

منبع: ایسنا