الفضاء لم يعد آمناً.. تغير المناخ يهدد الأقمار الاصطناعية
وجد مهندسو الفضاء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي، تغير بيئة الفضاء القريب من الأرض بطرق من شأنها أن تقلل بمرور الوقت من عدد الأقمار الاصطناعية التي يمكن أن تعمل هناك بشكل مستدام.
وفي دراسة ظهرت أمس الإثنين في Nature Sustainability، أفاد الباحثون أن ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي يمكن أن تتسبب في انكماش الغلاف الجوي العلوي، وهي إحدى طبقات الغلاف الجوي ذات الأهمية الخاصة، وتعتبر الغلاف الحراري حيث تدور محطة الفضاء الدولية ومعظم الأقمار الاصطناعية اليوم.
وعندما ينكمش الغلاف الحراري، تقلل الكثافة المتناقصة من السحب الجوي، وهي القوة التي تسحب الأقمار الاصطناعية القديمة والحطام إلى ارتفاعات حيث ستواجه جزيئات الهواء وتحترق.
وبالتالي فإن السحب الأقل تعني عمرًا أطول للحطام الفضائي، والذي سينتشر في المناطق المرغوبة لمسارات الأقمار الاصطناعية لعقود من الزمن وسيزيد من احتمالية الاصطدامات في المدار.
وأجرى الفريق عمليات محاكاة لكيفية تأثير انبعاثات الكربون على الغلاف الجوي العلوي وديناميكيات المدار، من أجل تقدير "القدرة الاستيعابية للأقمار الاصطناعية" في مدار الأرض المنخفض.
وتتنبأ هذه المحاكاة بأنه بحلول عام 2100، قد تنخفض القدرة الاستيعابية للمناطق الأكثر شعبية من مدارات الأقمار بنسبة تتراوح بين 50-66% بسبب تأثيرات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي.
ويقول مؤلف الدراسة ريتشارد ليناريس، الأستاذ المشارك في قسم الملاحة الجوية والفضائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا AeroAstro، "إن سلوكنا مع الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي هنا على الأرض على مدى السنوات المائة الماضية له تأثير على كيفية تشغيلنا للأقمار الاصطناعية على مدى السنوات المائة القادمة".
ويضيف المؤلف المشارك للبحث، ويليام باركر، وهو طالب دراسات عليا في قسم الملاحة الجوية والفضائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، "إن الغلاف الجوي العلوي في حالة هشة حيث يعطل تغير المناخ الوضع الراهن".
وأضاف بقوله "في الوقت نفسه، كان هناك زيادة هائلة في عدد الأقمار الاصطناعية التي تم إطلاقها، وخاصة لتقديم الإنترنت عريض النطاق من الفضاء، وإذا لم ندير هذا النشاط بعناية ونعمل على تقليل انبعاثاتنا، فقد يصبح الفضاء مزدحمًا للغاية، مما يؤدي إلى المزيد من الاصطدامات والحطام".
وتشمل الدراسة المؤلف المشارك ماثيو براون من جامعة برمنغهام.
تنكمش وتتمدد طبقة الثيرموسفير بشكل طبيعي كل 11 عامًا استجابة لدورة النشاط المنتظمة للشمس.
وعندما يكون نشاط الشمس منخفضًا، تتلقى الأرض إشعاعًا أقل، وتبرد غلافها الجوي الخارجي مؤقتًا وينكمش قبل أن يتمدد مرة أخرى أثناء ذروة النشاط الشمسي.
وفي تسعينيات القرن العشرين، تساءل العلماء عن الاستجابة التي قد تكون للغلاف الحراري للغازات المسببة للانحباس الحراري.
وأظهرت نماذجهم الأولية أنه في حين تحبس الغازات الحرارة في الغلاف الجوي السفلي، حيث نشهد الاحتباس الحراري العالمي والطقس، فإن نفس الغازات تشع الحرارة على ارتفاعات أعلى بكثير، مما يؤدي إلى تبريد الغلاف الحراري بشكل فعّال.
ومع هذا التبريد، توقع الباحثون أن ينكمش الغلاف الحراري، مما يقلل من كثافة الغلاف الجوي على ارتفاعات عالية.
وفي العقد الماضي، تمكن العلماء من قياس التغيرات في السحب على الأقمار الاصطناعية، مما قدم بعض الأدلة على أن الغلاف الحراري ينكمش استجابة لشيء أكثر من دورة الشمس الطبيعية التي تستمر 11 عامًا.
ويقول باركر، "السماء تسقط حرفيًا، ولكن على مقياس عقود، ويمكننا أن نرى ذلك من خلال كيفية تغير السحب على أقمارنا الاصطناعية."
وتساءل فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن كيفية تأثير هذه الاستجابة على عدد الأقمار الاصطناعية التي يمكنها العمل بأمان في مدار الأرض.
ويقول الفريق أنه يوجد اليوم أكثر من 10000 قمر اصطناعي ينجرف عبر مدار أرضي منخفض، وذلك في منطقة الفضاء التي تصل إلى 1200 ميل (2000 كيلومتر)، من سطح الأرض.
وتقدم هذه الأقمار الاصطناعية خدمات أساسية، بما في ذلك الإنترنت والاتصالات والملاحة والتنبؤ بالطقس والخدمات المصرفية.
وتضخم عدد الأقمار الاصطناعية في السنوات الأخيرة، بشكل يتطلب من المشغلين إجراء مناورات منتظمة لتجنب الاصطدام للحفاظ على السلامة.
ويمكن لأي تصادم يحدث أن يولد حطامًا يبقى في المدار لعقود أو قرون، مما يزيد من فرصة حدوث تصادمات لاحقة مع الأقمار الاصطناعية، القديمة والجديدة.
ويقول باركر، "تم إطلاق المزيد من الأقمار الاصطناعية في السنوات الخمس الماضية مقارنة بالسنوات الستين السابقة مجتمعة، وأحد الأشياء الرئيسية التي نحاول التأكد منها هو ما إذا كان المسار الذي نسلكه اليوم لهذه الأقمار مستدامًا".
