باشگاه خبرنگاران جوان؛ پریزاد اقبالی - پسماند‌های فضایی به طور خاص به اشیاء و موادی اطلاق می‌شود که در نتیجه فعالیت‌های فضایی انسان، مانند پرتاب ماهواره‌ها و فضاپیماها، باقی مانده‌اند و شامل موارد زیر می‌شوند:
۱- ماهواره‌های از کار افتاده: ماهواره‌هایی که عمر مفید آن‌ها به پایان رسیده و دیگر قابل استفاده نیستند.
۲- قطعات موشک‌ها: اجزای موشک‌ها که پس از پرتاب به مدار زمین رها شده‌اند.
۳- ابزار‌های آزمایشگاهی: تجهیزاتی که برای تحقیقات در فضا استفاده شده و پس از پایان مأموریت در فضا باقی مانده‌اند.
۴- خرده فلزات و سایر اشیاء: شامل قطعات کوچک مانند پیچ و مهره‌ها که ممکن است در اثر تعمیرات فضایی و یا بقایای ناشی از فروپاشی دست‍‌سازه‌های بشر در فضا تحت تاثیر برخورد دیگر پسماند‌ها و اجرام فضایی ایجاد شوند.
دسته‌بندی پسماند‌های فضایی
۱- پسماند‌های بزرگ: این دسته شامل اشیاء بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر است، مانند ماهواره‌های از کار افتاده یا قطعات بزرگ موشک‌ها. تعداد این پسماند‌ها حدود ۲۰ هزار قطعه تخمین زده می‌شود.
۲- پسماند‌های کوچک: این دسته شامل اشیاء کوچکتر از ۱۰ سانتیمتر و بزرگتر از یک سانتیمتر است که تعداد آن‌ها به بیش از ۱۰۰ میلیون قطعه می‌رسد. گزارشات ESA نشان می‌دهد که حدود ۱۳۰ میلیون قطعه زباله فضایی کوچکتر از یک سانتیمتر نیز در مدار‌های مختلف وجود دارد. این زباله‌ها معمولاً خطرناک‌تر هستند؛ زیرا سرعت بالای حرکت آن‌ها (بین ۷ تا ۸ کیلومتر در ثانیه) می‌تواند آسیب جدی به ماهواره‌ها و فضاپیماها وارد کند.
۳- پسماند‌های خطرناک: برخی از پسماند‌ها ممکن است حاوی مواد خطرناک یا رادیواکتیو باشند که نیاز به مدیریت خاص دارند. این نوع پسماند‌ها معمولاً تحت نظارت بیشتری قرار دارند.
۴- پسماند‌های تاریخی: این دسته شامل اشیاء تاریخی است که در فضا باقی مانده‌اند، مانند ابزار‌هایی که توسط فضانوردان در ماموریت‌های گذشته جا گذاشته شده‌اند.
کوروش رکنی، متخصص نجوم و اکتشافات فضایی در گفت وگو با باشگاه خبرنگاران جوان گفت: «مبحث پسماند‌های فضایی از زمان آغاز عصر فضا و پرتاب اولین ماهواره‌ها به فضا مطرح شد. این موضوع به‌طور خاص از سال ۱۹۵۷ و با پرتاب ماهواره اسپوتنیک یک توسط اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد. این پرتاب نه تنها نقطه عطفی در تاریخ فضانوردی به شمار می‌آید؛ بلکه منجر به ایجاد پسماند‌های فضایی شد که شامل قطعات رها شده، انفجارات و محموله‌های غیرقابل استفاده است. با افزایش تعداد پرتاب‌ها و فعالیت‌های فضایی، حجم قابل توجهی از زباله‌های فضایی در مدار‌های مختلف زمین رها شد.»
کوروش رکنی افزود: «خطرات ناشی از پسماند‌های فضایی به تدریج خود را نشان دادند. برای مثال، در سال ۱۹۹۱ دستکش یکی از فضانوردان شاتل فضایی آتلانتیس در اثر برخورد با یک قطعه کوچک زباله پاره شد که این حادثه اهمیت موضوع را بیشتر کرد. همچنین، با افزایش تعداد زباله‌ها، مأموریت‌های فضایی کنونی و آینده با خطرات بیشتری مواجه شدند. زباله‌های فضایی می‌توانند به ماهواره‌ها و فضاپیماها آسیب برسانند و حتی باعث ایجاد تصادف‌های جدی شوند.»
متخصص نجوم و اکتشافات فضایی بیان کرد: «در آغاز عصر فضا، سطح تکنولوژی و دانش مهندسان درباره مخاطرات پسماند‌های فضایی محدود بود. این عدم آگاهی منجر به رها شدن قطعات و زباله‌ها در فضا شد که اکنون به یک چالش بزرگ تبدیل شده است. با توجه به این چالش‌ها و خطرات ناشی از پسماند‌های فضایی، نیاز به توسعه راهکار‌هایی برای مدیریت و کاهش این زباله‌ها احساس می‌شود. این چالش نه تنها بر امنیت مأموریت‌های فعلی تأثیر می‌گذارد؛ بلکه می‌تواند آینده اکتشافات فضایی را نیز تهدید کند. بر اساس آخرین به‌روزرسانی‌ها، تعداد کل پرتاب‌های راکتی از آغاز عصر فضا در سال ۱۹۵۷ به حدود ۶۷۴۰ پرتاب می‌رسد که از این تعداد، حدود ۱۹۵۹۰ ماهواره به مدار زمین قرار داده شده‌اند. از این تعداد، تقریباً ۱۳۲۳۰ ماهواره هنوز در فضا موجود هستند و حدود ۱۰۲۰۰ مورد از آن‌ها همچنان در حال ارائه خدمات و کار هستند.»
این متخصص نجوم و اکتشافات فضایی ادامه داد: «در زمینه پسماند‌های فضایی، آمار نشان می‌دهند که حدود ۳۶۸۶۰ شیء فضایی به طور منظم توسط شبکه‌های پایش اجرام فضایی ردیابی می‌شوند. همچنین، تخمین زده می‌شود که بیش از ۶۵۰ مورد از رویداد‌های ناشی از انفجار، تصادف یا دیگر حوادث منجر به ایجاد قطعات زباله فضایی شده است. مجموع جرم تمام اشیاء فضایی در مدار زمین نیز بیش از ۱۳۰۰۰ تن تخمین زده می‌شود.»
در زیر نمودار افزایش تعداد پسماند‌های فضایی بر حسب زمان نشان داده شده است. همچنین نوع پسماند که عمدتاً محموله فضایی است بر اساس رنگ نشان داده شده است.
نمودار افزایش تعداد پسماند‌های فضایی در مدارات مختلف بر حسب زمان نیز نشان داده شده است. بر اساس این نمودار بیشترین پسماند در مدار نزدیک به زمین (LEO) پخش شده است.
مخاطرات پسماند‌های فضایی
این متخصص نجوم و اکتشافات فضایی، یکی از بزرگ‌ترین خطرات ناشی از پسماند‌های فضایی را آسیب به تجهیزات فضایی دانست و ادامه داد: «برخورد یک قطعه زباله فضایی با یک ماهواره یا ایستگاه فضایی، می‌تواند منجر به خسارات جدی یا حتی از کار افتادن کامل آن‌ها شود. برای مثال، در سال ۲۰۰۹، یک ماهواره آمریکایی به نام «ایریدیوم-۳۳» با یک ماهواره نظامی روسی به نام «کوسموس ۲۲۵۱» تصادف کرد که این برخورد باعث ایجاد بیش از ۲۵ هزار قطعه جدید زباله فضایی شد. همچنین، ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) به طور مرتب مجبور به تغییر مسیر برای جلوگیری از برخورد با زباله‌های فضایی است.»
خطرات پسماند‌های فضایی برای انسان‌ها
کورش رکنی گفت: «پسماند‌های فضایی نه تنها تهدیدی برای تجهیزات، بلکه برای فضانوردان نیز محسوب می‌شوند. اگر یک قطعه زباله با سرعت بالا به سطح زمین سقوط کند، می‌تواند خسارت مالی و حتی جانی ایجاد کند. هرچند تاکنون هیچ مورد مرگ انسانی ناشی از برخورد زباله‌های فضایی گزارش نشده است؛ اما در سال ۲۰۱۱ یک قطعه زباله به یک خانه در ساحل عاج برخورد و خسارات مالی زیادی ایجاد کرد.»
این متخصص نجوم و اکتشافات فضایی بیان کرد: «افزایش تعداد پسماند‌های فضایی می‌تواند اجرای مأموریت‌های جدید را با چالش‌های جدی مواجه کند. شرایط فعلی ممکن است هزینه‌ها و ریسک‌های مربوط به سفر‌های فضایی را افزایش دهد و مانع از توسعه بیشتر فناوری‌های جدید در این زمینه شود. همچنین، وجود زباله‌های فضایی می‌تواند محیط زیست فضایی را آلوده کرده و بر روی فعالیت‌های آینده تأثیر منفی بگذارد. »
پسماند‌های فضایی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: زباله‌های بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر، زباله‌های بین یک تا ۱۰ سانتیمتر و زباله‌های کوچکتر از یک سانتیمتر. اندازه زباله تأثیر مستقیمی بر خطرات ناشی از آن دارد و هرچه زباله بزرگتر باشد، توانایی آن برای ایجاد آسیب بیشتر خواهد بود.
کورش رکنی اظهار کرد: «زباله‌ها می‌توانند در مدار پایین زمین (LEO) یا مدار زمین‌ثابت (GEO) قرار داشته باشند. زباله‌های موجود در مدار پایین زمین معمولاً با سرعتی حدود ۲۸,۰۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند؛ در حالی که زباله‌های موجود در مدار زمین‌ثابت با سرعتی حدود ۱۱,۰۰۰ کیلومتر در ساعت در حال حرکت هستند. این سرعت بالا به همراه اندازه بزرگ زباله‌ها منجر به آزاد شدن انرژی قابل توجهی هنگام برخورد می‌شود. وزن زباله‌ها نیز در جدول ذکر شده است و بر روی انرژی برخورد آن‌ها تأثیر دارد. برای مثال، یک زباله بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر با وزنی معادل یک کیلوگرم و سرعت ۲۸,۰۰۰ کیلومتر در ساعت می‌تواند انرژی برخوردی معادل ۳,۹۲۰,۰۰۰ ژول آزاد کند. این مقدار انرژی به تنهایی می‌تواند منجر به تخریب کامل ماهواره‌ها یا ایستگاه‌های فضایی شود.»
این متخصص نجوم و اکتشافات فضایی با بیان این که زباله‌های کوچکتر آسیب بیشتری برای فضا ایجاد می کنند؛ گفت: «زباله‌های کوچکتر با وجود وزن کم، به دلیل سرعت بالای خود می‌توانند آسیب جدی به سیستم‌های حساس وارد کنند. برای مثال، زباله‌های بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر می‌توانند باعث تخریب کامل ماهواره‌ها شوند؛ در حالی که زباله‌های کوچکتر ممکن است آسیب‌هایی به سیستم‌های الکترونیکی و حسگر‌ها وارد کنند. این موضوع نشان‌دهنده اهمیت مدیریت و کاهش پسماند‌های فضایی است تا از امنیت فعالیت‌های فضایی و حفظ محیط زیست فضایی اطمینان حاصل شود.»
نقش آفرینی سازمان‌های بین المللی در کنترل و کاهش پسماند‌های فضایی
کورش رکنی اظهار کرد:« سازمان‌های بین‌المللی نقش مهمی در کنترل و کاهش پسماند‌های فضایی ایفا می‌کنند. این نقش شامل تدوین قوانین، راهنما‌ها و پروژه‌های همکاری بین‌المللی است که هدف آن‌ها مدیریت بهتر زباله‌های فضایی و کاهش خطرات ناشی از آن‌هاست. در این راستا، سازمان ملل و مجمع بین‌المللی ماورا جو (کوپوس) اقدامات متعددی را انجام داده‌اند. سازمان ملل به عنوان نهاد اصلی هماهنگ‌کننده فعالیت‌های فضایی، چندین معاهده و دستورالعمل را برای مدیریت پسماند‌های فضایی تدوین کرده است. از جمله این معاهدات می‌توان به معاهده اصول حاکم بر فعالیت‌های دولت‌ها در اکتشاف و استفاده از فضا، کنوانسیون بین‌المللی مسئولیت خسارات ناشی از اجسام فضایی و کنوانسیون ثبت اجسامی که در فضا راه‌اندازی می‌شوند، اشاره کرد. این معاهدات به رغم این که به برخی از مسائل مربوط به زباله‌های فضایی پرداخته‌اند، هنوز نیاز به تعریف دقیق‌تری از زباله‌های فضایی و راهکار‌های عملی برای کاهش آن ها دارند.»
کورش رکنی افزود: «کمیته استفاده صلح‌آمیز از فضای ماورای جو (کوپوس) به عنوان نهاد تصمیم ساز در عرصه فضایی ذیل سازمان ملل نیز در زمینه مدیریت پسماند‌های فضایی فعالیت‌هایی را انجام داده است. این کمیته با برگزاری جلسات و کارگروه‌ها، به بررسی چالش‌ها و راهکار‌های کاهش زباله‌های فضایی پرداخته است. یکی از اقدامات مهم این کمیته، تدوین راهنمای عمل کاهش زباله‌های فضایی است که در سال ۲۰۰۲ منتشر شد. همچنین، کد اروپایی کاهش زباله‌های فضایی در سال ۲۰۰۴ و دیگر دستورالعمل‌ها در سال‌های بعدی به منظور ارتقای آگاهی و همکاری بین‌المللی در این زمینه ایجاد شده‌اند. با وجود این تلاش‌ها، چالش‌هایی نیز وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین موانع، عدم وجود یک چارچوب حقوقی جامع برای مدیریت پسماند‌های فضایی است که موجب می‌شود دولت‌ها تمایلی به اجرای برنامه‌های جبران نداشته باشند. همچنین، نیاز به همکاری بین‌المللی برای توسعه فناوری‌های جدید جهت حذف زباله‌های فضایی احساس می‌شود.»
راهنمای عمل کاهش زباله‌های فضایی
کورش رکنی با اشاره به این که راهنمای عمل کاهش زباله‌های فضایی در سال ۲۰۰۲ توسط کمیته بین‌المللی استفاده صلح‌آمیز از فضای ماورای جو (کوپوس) منتشر شد؛ ادامه داد:« به عنوان یک اقدام مهم در راستای مدیریت و کاهش پسماند‌های فضایی شناخته می‌شود. این راهنما به کشور‌های عضو و سازمان‌های فضایی توصیه می‌کند تا در طراحی، ساخت و عملیات فضاپیماها و ماهواره‌ها، تدابیر لازم را برای کاهش تولید زباله‌های فضایی اتخاذ کنند. هدف اصلی این راهنما، جلوگیری از افزایش زباله‌های فضایی و حفاظت از محیط فضایی برای نسل‌های آینده است. این راهنما شامل مجموعه‌ای از اصول و توصیه‌ها برای طراحی و مدیریت مأموریت‌های فضایی است. از جمله این توصیه‌ها می‌توان به طراحی ماهواره‌ها به گونه‌ای اشاره کرد که پس از پایان عمر مفید خود به طور ایمن از مدار خارج شوند. همچنین، استفاده از موادی که در صورت برخورد با یکدیگر به قطعات کوچکتری تقسیم می‌شوند، به عنوان یکی دیگر از راهکار‌های پیشنهادی مطرح شده است. این اقدامات به کاهش احتمال ایجاد زباله‌های جدید کمک می‌کنند و در نهایت امنیت فعالیت‌های فضایی را افزایش می‌دهند.»
کورش رکنی افزود: «علاوه بر این، راهنمای عمل شامل پیشنهاداتی برای شناسایی و ردیابی زباله‌های فضایی موجود نیز است. این شناسایی می‌تواند به برنامه‌ریزی برای جمع‌آوری یا حذف زباله‌ها کمک کند. با توجه به این که تعداد زباله‌های فضایی در حال افزایش است، اجرای این توصیه‌ها برای جلوگیری از بروز مشکلات جدی در آینده ضروری است.»
پروژه‌های کاهش پسماند‌های فضایی
در سال‌های اخیر، چندین پروژه و رویداد مهم به منظور کاهش و کنترل پسماند‌های فضایی توسط سازمان‌های مختلف بین‌المللی و خصوصی ارائه شده است. این پروژه‌ها به دنبال توسعه فناوری‌ها و روش‌های جدید برای مدیریت زباله‌های فضایی و کاهش خطرات ناشی از آن‌ها هستند. در ادامه، به برخی از این پروژه‌ها و وضعیت اجرایی آن‌ها پرداخته می‌شود.
۱. پروژه RemoveDEBRIS
پروژه RemoveDEBRIS یکی از پروژه‌های پیشگام در زمینه حذف زباله‌های فضایی است که توسط د University of Surrey در بریتانیا و با حمایت آژانس‌های فضایی اروپا (ESA) و دیگر نهاد‌ها اجرا شده است. این پروژه شامل آزمایش فناوری‌های مختلف برای جمع‌آوری زباله‌های فضایی در مدار زمین است. RemoveDEBRIS شامل ابزار‌هایی مانند توری برای به دام انداختن زباله‌ها، هارپون برای هدف‌گیری اشیاء بزرگتر و بادبان‌های خورشیدی برای کاهش سرعت زباله‌ها به منظور تسهیل ورود به جو زمین می‌باشد. این مأموریت در سال ۲۰۱۸ با موفقیت انجام شد و نتایج آن به توسعه فناوری‌های آینده کمک خواهد کرد.
۲. پروژه ACES (Active Debris Removal)
پروژه ACES (Active Debris Removal) که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) هدایت می‌شود، هدفش توسعه فضاپیما‌هایی برای جمع‌آوری فعال زباله‌های فضایی است. این پروژه شامل تحقیقات در زمینه شناسایی، ردیابی و حذف زباله‌ها می‌باشد. ESA با همکاری شرکای صنعتی، در حال طراحی فضاپیما‌هایی است که می‌توانند زباله‌های بزرگ را شناسایی کرده و آن‌ها را به دام بیندازند یا به مدار‌های پایین‌تر منتقل کنند تا در نهایت بسوزند. این پروژه هنوز در مراحل تحقیقاتی و طراحی قرار دارد، اما نشان‌دهنده تعهد ESA به مدیریت پسماند‌های فضایی است.
۳. ماهواره CleanSpace One
ماهواره CleanSpace One یک پروژه نوآورانه دیگر است که توسط دانشگاه EPFL سوئیس توسعه یافته است. این ماهواره با هدف جمع‌آوری پسماند‌های فضایی طراحی شده و قرار است با استفاده از سیستم‌های نوآورانه، زباله‌ها را به دام بیندازد و سپس آن‌ها را به جو زمین هدایت کند تا بسوزند. CleanSpace One بر روی فناوری‌هایی مانند میکروپیشرانه‌ها و بادبان‌های خورشیدی تمرکز دارد تا بتواند به طور مؤثری زباله‌ها را مدیریت کند. این پروژه نیز در مراحل تحقیقاتی قرار دارد و انتظار می‌رود پس از تکمیل، به عنوان یک راهکار عملی برای کاهش پسماند‌های فضایی مورد استفاده قرار گیرد.
۴. روش‌های نوآورانه
علاوه بر پروژه‌های فوق، محققان چینی نیز ایده‌هایی برای کنترل پسماند‌های فضایی ارائه داده‌اند که شامل گرم کردن زباله‌ها برای یونیزه کردن آن‌ها و استفاده از میدان مغناطیسی برای جابه‌جایی آن‌هاست. این روش می‌تواند به جمع‌آوری زباله‌هایی با ابعاد کوچکتر کمک کند و به عنوان سوخت قابل استفاده در فضاپیماها مصرف شود.