مهم‌ترین تهدیدات فضایی که می‌تواند حیات ما را در كره زمین به چالش بكشد
خطر بالای سر شماست
کدام روز است که تلویزیون و رادیو را روشن کنید و خبری از جنگ و جنایت و سیل و زلزله و دیگر بلایای انسانی و طبیعی در گوشه و کنار این دنیا نشنویم؟
هر روز آن قدر خبرهای گوناگون از مشكلات مردم و مسائل بین‌المللی در گوشی‌هایمان می‌خوانیم و میشنویم که شاید وقتی صحبت از خطرات فضایی مثل خطر جدی برخورد احتمالی یک سیارك به زمین به میان آید اتفاقی لوکس و هالیوودی به‌نظر برسد. اما در شرایطی كه زندگی ما كاملا به فضا و فناوریهای فضایی وابسته است، این فقط یكی از تهدیدهایی است كه زمین و فناوریهای زمینی از سوی فضا با آن روبهرو هستند. مقابله با این خطرات نیازمند همكاریهای بین‌المللی و تخصیص بودجههای كافی و پیوسته است.
در همین خصوص آبان امسال، شهر سویل در اسپانیا میزبان وزرای علوم كشورهای عضو سازمان فضایی اروپا (اِسا) خواهد بود. هدف این نشست بررسی اولویتها و بودجهبندی فعالیتهای سه سال آینده این سازمان است. مهم‌ترین برنامه این نشست تدوین برنامه جامع 200 میلیون یورویی برای ایجاد سامانه دفاع سیارهای خواهد بود. در این بین اگر تمام كشورهای عضو با این برنامه موافق نباشند، بودجه كمتری دریافت خواهند كرد. مقابله با كدام تهدیدها در اولویت است و در مورد كدام یك از تهدیدات دیگر ناچاریم امیدوار باشیم كه اتفاق نیفتد!
سازمان فضایی اروپا سازمانی مستقل از اتحادیه اروپاست كه رویدادهایی مثل برگزیت یا خروج بریتانیا از اتحادیه اروپا تاثیری در فرآیندهای آن ندارد.
به طور كلی خطرات فضایی را به سه گروه اصلی میتوان تقسیم‌بندی و راهكارهای مقابله با آنها را بررسی كرد. در ادامه با این سه خطر اصلی و تبعات رخداد آن بیشتر آشنا می‌شوید.
منبع: the Guardian
زبالههای بی‌شمار فضایی
خطر زبالههای فضایی، از پیامد ساخته‌ها و مهندسی‌های خود ما انسانها در فضا ناشی می‌شود. با شروع مسابقه فضایی آمریكا و شوروی سابق در نیمه دوم قرن بیستم و به دنبال آن پیوستن سایر كشورها به باشگاه كشورهای صاحب فناوری پرتاب ماهواره، خواه‌ناخواه موشكهای زیادی وارد مدار زمین شدند. این در حالی است كه اوایل عصر فضا كسی به سرنوشت ماهوارهها پس از پایان ماموریتشان اهمیت نمیداد و تصور میشد فضا به اندازه كافی بزرگ است. البته این جمله در مورد كل عالم صادق است اما مدارهای اطراف زمین تهیناپذیر نیستند. در حال حاضر تخمین زده می‌شود بیش از یك میلیون زباله فضایی با ابعاد بزرگ‌تر از یك سانتیمتری در مدار زمین وجود دارد. نیمی از این زبالهها حاصل آزمایش ضدماهوارهای چین در سال 1386/ 2007 است. چین در جریان آن آزمایش یكی از ماهوارههای خود را با موشك منهدم كرد و متعاقب آن برخورد تصادفی بین ماهواره از كار افتاده روسی و ماهواره آمریكایی در سال 1388/2009 نیز رخ داد.
هركدام از این زبالههای فضایی ممكن است به ماهوارههای دیگر برخورد كنند و با آسیب وارد كردن به آنها صدها هزار زباله فضایی جدید ایجاد شود. در همین رابطه مهندسان هوافضا درباره سندرم كسلر (Kessler syndrome) هشدار میدهند؛ سناریویی كه می‌گوید چگالی اشیا در مدار پایین زمین (LEO) می‌تواند آنقدر بالا برود كه برخورد بین اشیا، آبشاری از برخوردهای بعدی را به همراه داشته باشد. به این ترتیب آن قدر زباله در این مدار زیاد می‌شود تا جایی كه دیگر نمیتوانیم ماهوارهای در این مدار قرار دهیم؛ زیرا هر ماهوارهای كه پرتاب كنیم به دلیل این برخوردها آسیب میبیند و باعث به وجود آمدن زبالههای فضایی بیشتری می‌شود و شرایط را خطرناكتر خواهد كرد. سازمان فضایی اروپا مدتهاست به دنبال جلوگیری از بروز سندرم كسلر بوده اما پیشرفت آهستهای داشته است. بخشی از آن به‌دلیل نبود قوانین سختگیرانه در این زمینه است. اسا به دنبال تغییر قوانین بین‌المللی فضاست. به این ترتیب هر ماهوارهای كه پرتاب می‌شود، در پایان ماموریتش باید مدار را ترك كند و اگر نتواند این كار را انجام دهد باید هزینه پیمانكار صنعتی كه ماهواره را برایشان برمیدارد، پرداخت كند. به دنبال این طرح شركت‌های نوپا نیز برای ایدهپردازی و انجام این ماموریت به كمك متخصصان این حوزه شكل خواهند گرفت.
با این حال ایلان ماسك با پروژه استارلینك قصد دارد مجموعه بزرگی از 12هزار فضاپیما در مدار نزدیك زمین برای پوشش جهانی اینترنت مستقر كند. بسیاری از شركت‌های خصوصی نیز برنامههای مشابهی دارند. همه این برنامه‌ها در مجموع زبالههای فضایی را بیشتر می‌كند. در چنین شرایطی خطر بروز سندرم كسلر بیش از هر زمان دیگری نگران‌كننده و جدی به نظر میرسد.
آبوهوای فضایی
بزرگترین توفان خورشیدی 160 سال پیش در دهم شهریور 1238 رخ داد. مجموعهای از فورانهای سطح خورشید كه در عرضهای جغرافیایی بالاتر از 65 درجه باعث شكلگیری شفقهای قطبی میشوند، به‌قدری قوی بود كه تا نزدیكی خط استوا نیز قابل مشاهده بودند. برخورد این توفان با میدان مغناطیسی زمین باعث از كار افتادن قطب‌نماها، القای جریانهای الكتریكی شدید در سیمهای تلگراف و در نتیجه وارد شدن شوك به متصدیهای تلگرافخانهها، آتش گرفتن برخی ادارات و تجهیزات‌شان و از كار افتادن سیستم ارتباطی شد. تنها سرنخ این پدیده رصدهای منجم آماتور انگلیسی ریچارد كارینگتون بود كه شرارههای خورشیدی را از رصدخانهاش در ردهیل رصد میكرد. این اولین رصد شرارههای خورشیدی و مشاهده تاثیر آبوهوای فضایی و خطرشان برای فناوریهای الكترونیكی بود. به فعالیت سطح خورشید و تاثیری كه در محیط بین سیارهای برجای میگذارد آبوهوای فضایی گفته می‌شود و می‌تواند به ماهوارهها و شبكههای برق آسیب جدی وارد كند.
توفان خورشیدی سال 1368/ 1989 حدود ده میلیون دلار خسارت به شبكه برق كبك و برخی مناطق شمالی ایالات متحده وارد و برق شش میلیون نفر را به مدت 9 ساعت قطع كرد.
مشاوران اقتصادی و سیاسی بریتانیا برای سال 1396/2017 تاثیر خسارت ناشی از اختلالات سامانه ماهوارهای ناوبری جهانی مانند گالیلئو یا جیپیاس را برای پنج روز حدود 2/5 میلیارد پوند برآورد كردند. بنابراین خطرات حاصل از آبوهوای فضایی را باید جدی بگیریم. ماهوارههایی كه در حال حاضر وظیفه دریافت این اطلاعات را از فضا دارند به پایان عمر خود نزدیك میشوند و باید به صورت جدیتری به فكر جایگزینی آنها باشیم. برای مثال بریتانیا 22 میلیون یورو برای ماموریت نقطه پنجم لاگرانژی در سال 1395 /2016 تصویب كرد. این سفینه فضایی در فاصله 10 میلیون كیلومتری زمین كه ۶۰درجه پشت مدار حركت انتقالی زمین به دور خورشید قرار دارد، قرار خواهد گرفت و فضای بین زمین و خورشید را رصد خواهد كرد. این پروژه در هنگام خطر هشدار میدهد تا محمولهها و سیستمهای حیاتی حساس در مكانی امن قرار گیرند و بعد از برطرف شدن خطر دوباره فعال شوند.
سیاركهای نزدیك زمین
سوم مرداد امسال سیاركی به قطر حدود صدمتر از فاصله بسیار نزدیكی از كنار زمین عبور كرد. مسیر عبور این سیارك فقط یك‌پنجم زمین تا ماه با ما فاصله داشت كه در ابعاد نجومی از تار مو هم به ما نزدیكتر باید محسوبش كرد! اگر آن سیارك به زمین برخورد میكرد، ویرانیهای حاصل از آن غیرقابل تصور بود. اخترشناسان به سیاركهایی در این ابعاد «قاتلان شهر» (City Killers) میگویند. علت این نامگذاری هم مشخص است. 27 بهمن 91 را احتمالا به خاطر می‌آورید. آن روز شهابسنگی تقریبا 20 متری در ارتفاع 30كیلومتری آسمان چلیابینسك روسیه منفجر شد (تصویر بالای همین صفحه). موج انفجار آن به قدری قوی بود كه شیشه ساختمانها فروریخت و حدود 1500 نفر صدمه دیدند. حالا تصور كنید اگر به جای آن سیارك كه قطعاتش در دریاچه و مناطق جنگلی سیبری سقوط كرد، سیارك سوم مرداد در آسمان چلیابینسك ظاهر میشد، احتمالا تمام شهر را با خاك یكسان میكرد.
ولی خبر خوشحال‌كننده این كه ما اولین نسل ساكنان كره زمین هستیم كه برای مقابله با این خطر، كاری از دست‌مان برمی‌آید. در اوایل دهه 2000 میلادی گروهی از متخصصان برای بررسی بهترین راهكار مقابله با برخورد سیاركی با زمین دور هم جمع شدند. راهكارهای ارائه‌شده تا حدودی تخیلی بود؛ مثل تابش نور به سیارك، چون نور از سطح بازتاب می‌شود و به‌تدریج باعث تغییر مدار سیارك خواهد شد یا این‌كه ترسناك بود؛ برای مثال پیشنهاد شده بود تا با سلاح هستهای بخشی از سیارك مورد نظر را ذوب كنیم تا براثر حرارت ایجاد شده سیارك به مدار جدیدی منتقل شود. عملیترین ایده مطرح شده روش ضربه‌گیر جنبشی (kinetic impactor) بود. به این ترتیب كه فضاپیمایی سراسیمه به سیارك هدف برخورد كرده و با انرژی منتقل‌شده ناشی از ضربه، سیارك در مدار جدیدی قرار گیرد.
در همین راستا ناسا قصد دارد سال آینده یكی از بزرگترین ماموریت‌های تا به امروز خود یعنی «آزمون هدایت سیارك دوتایی» ( Double Asteroid Redirection Test) كه به اختصار دارت (Dart) خوانده می‌شود را راهی فضا كند. در این ماموریت آزمایشی ناسا با هدف كوبیدن ماهوارهای به سیارك 65803 دیدیموس (65803Didymos) و انحراف آن از مدارش تلاش می‌كند تا به راه‌حلی اضطراری برای مقابله با خطر احتمالی برخورد سیارك‌ها با زمین دست یابد. با برخورد دارت و سیارك، اطلاعات ضروری از دست خواهند رفت و برای بازیابی آنها از فضاپیمای هرا (Hera) استفاده خواهد شد. مدارگرد بدون سرنشین هرا از ماموریت‌های اصلی سازمان فضایی اروپاست كه در صورت تامین بودجه، اطلاعات لازم و كافی مانند تركیب و ساختار فیزیكی سیارك، برای عملی‌شدن برنامه دفاع سیاركی را پس از برخورد جمعآوری می‌كند. بدون ماموریت هرا، ماموریت دارت ناسا ارزش زیادی نخواهد داشت، زیرا اطلاعات دقیق علمی را در جریان برخورد از دست خواهیم داد و فقط میتوانیم امیدوار باشیم برخورد به‌درستی صورت گرفته باشد و به كمك تلسكوپهای زمینی تغییرات مداری را اندازهگیری كنیم. از دیگر ماموریت‌های هرا، بررسی آبوهوای فضایی و جمعآوری زبالههای فضایی خواهد بود. نه تنها ماموریت‌های دارت ناسا و هرای اسا مكمل یكدیگرند بلكه باعث كاهش هزینهها نیز می‌شود.
خطر زبالههای فضایی، از پیامد ساخته‌ها و مهندسی‌های خود ما انسانها در فضا ناشی می‌شود. با شروع مسابقه فضایی آمریكا و شوروی سابق در نیمه دوم قرن بیستم و به دنبال آن پیوستن سایر كشورها به باشگاه كشورهای صاحب فناوری پرتاب ماهواره، خواه‌ناخواه موشكهای زیادی وارد مدار زمین شدند. این در حالی است كه اوایل عصر فضا كسی به سرنوشت ماهوارهها پس از پایان ماموریتشان اهمیت نمیداد و تصور میشد فضا به اندازه كافی بزرگ است. البته این جمله در مورد كل عالم صادق است اما مدارهای اطراف زمین تهیناپذیر نیستند. در حال حاضر تخمین زده می‌شود بیش از یك میلیون زباله فضایی با ابعاد بزرگ‌تر از یك سانتیمتری در مدار زمین وجود دارد. نیمی از این زبالهها حاصل آزمایش ضدماهوارهای چین در سال 1386/ 2007 است. چین در جریان آن آزمایش یكی از ماهوارههای خود را با موشك منهدم كرد و متعاقب آن برخورد تصادفی بین ماهواره از كار افتاده روسی و ماهواره آمریكایی در سال 1388/2009 نیز رخ داد.
هركدام از این زبالههای فضایی ممكن است به ماهوارههای دیگر برخورد كنند و با آسیب وارد كردن به آنها صدها هزار زباله فضایی جدید ایجاد شود. در همین رابطه مهندسان هوافضا درباره سندرم كسلر (Kessler syndrome) هشدار میدهند؛ سناریویی كه می‌گوید چگالی اشیا در مدار پایین زمین (LEO) می‌تواند آنقدر بالا برود كه برخورد بین اشیا، آبشاری از برخوردهای بعدی را به همراه داشته باشد. به این ترتیب آن قدر زباله در این مدار زیاد می‌شود تا جایی كه دیگر نمیتوانیم ماهوارهای در این مدار قرار دهیم؛ زیرا هر ماهوارهای كه پرتاب كنیم به دلیل این برخوردها آسیب میبیند و باعث به وجود آمدن زبالههای فضایی بیشتری می‌شود و شرایط را خطرناكتر خواهد كرد. سازمان فضایی اروپا مدتهاست به دنبال جلوگیری از بروز سندرم كسلر بوده اما پیشرفت آهستهای داشته است. بخشی از آن به‌دلیل نبود قوانین سختگیرانه در این زمینه است. اسا به دنبال تغییر قوانین بین‌المللی فضاست. به این ترتیب هر ماهوارهای كه پرتاب می‌شود، در پایان ماموریتش باید مدار را ترك كند و اگر نتواند این كار را انجام دهد باید هزینه پیمانكار صنعتی كه ماهواره را برایشان برمیدارد، پرداخت كند. به دنبال این طرح شركت‌های نوپا نیز برای ایدهپردازی و انجام این ماموریت به كمك متخصصان این حوزه شكل خواهند گرفت.
با این حال ایلان ماسك با پروژه استارلینك قصد دارد مجموعه بزرگی از 12هزار فضاپیما در مدار نزدیك زمین برای پوشش جهانی اینترنت مستقر كند. بسیاری از شركت‌های خصوصی نیز برنامههای مشابهی دارند. همه این برنامه‌ها در مجموع زبالههای فضایی را بیشتر می‌كند. در چنین شرایطی خطر بروز سندرم كسلر بیش از هر زمان دیگری نگران‌كننده و جدی به نظر میرسد.
آبوهوای فضایی
بزرگترین توفان خورشیدی 160 سال پیش در دهم شهریور 1238 رخ داد. مجموعهای از فورانهای سطح خورشید كه در عرضهای جغرافیایی بالاتر از 65 درجه باعث شكلگیری شفقهای قطبی میشوند، به‌قدری قوی بود كه تا نزدیكی خط استوا نیز قابل مشاهده بودند. برخورد این توفان با میدان مغناطیسی زمین باعث از كار افتادن قطب‌نماها، القای جریانهای الكتریكی شدید در سیمهای تلگراف و در نتیجه وارد شدن شوك به متصدیهای تلگرافخانهها، آتش گرفتن برخی ادارات و تجهیزات‌شان و از كار افتادن سیستم ارتباطی شد. تنها سرنخ این پدیده رصدهای منجم آماتور انگلیسی ریچارد كارینگتون بود كه شرارههای خورشیدی را از رصدخانهاش در ردهیل رصد میكرد. این اولین رصد شرارههای خورشیدی و مشاهده تاثیر آبوهوای فضایی و خطرشان برای فناوریهای الكترونیكی بود. به فعالیت سطح خورشید و تاثیری كه در محیط بین سیارهای برجای میگذارد آبوهوای فضایی گفته می‌شود و می‌تواند به ماهوارهها و شبكههای برق آسیب جدی وارد كند.
توفان خورشیدی سال 1368/ 1989 حدود ده میلیون دلار خسارت به شبكه برق كبك و برخی مناطق شمالی ایالات متحده وارد و برق شش میلیون نفر را به مدت 9 ساعت قطع كرد.
مشاوران اقتصادی و سیاسی بریتانیا برای سال 1396/2017 تاثیر خسارت ناشی از اختلالات سامانه ماهوارهای ناوبری جهانی مانند گالیلئو یا جیپیاس را برای پنج روز حدود 2/5 میلیارد پوند برآورد كردند. بنابراین خطرات حاصل از آبوهوای فضایی را باید جدی بگیریم. ماهوارههایی كه در حال حاضر وظیفه دریافت این اطلاعات را از فضا دارند به پایان عمر خود نزدیك میشوند و باید به صورت جدیتری به فكر جایگزینی آنها باشیم. برای مثال بریتانیا 22 میلیون یورو برای ماموریت نقطه پنجم لاگرانژی در سال 1395 /2016 تصویب كرد. این سفینه فضایی در فاصله 10 میلیون كیلومتری زمین كه ۶۰درجه پشت مدار حركت انتقالی زمین به دور خورشید قرار دارد، قرار خواهد گرفت و فضای بین زمین و خورشید را رصد خواهد كرد. این پروژه در هنگام خطر هشدار میدهد تا محمولهها و سیستمهای حیاتی حساس در مكانی امن قرار گیرند و بعد از برطرف شدن خطر دوباره فعال شوند.
سیاركهای نزدیك زمین
سوم مرداد امسال سیاركی به قطر حدود صدمتر از فاصله بسیار نزدیكی از كنار زمین عبور كرد. مسیر عبور این سیارك فقط یك‌پنجم زمین تا ماه با ما فاصله داشت كه در ابعاد نجومی از تار مو هم به ما نزدیكتر باید محسوبش كرد! اگر آن سیارك به زمین برخورد میكرد، ویرانیهای حاصل از آن غیرقابل تصور بود. اخترشناسان به سیاركهایی در این ابعاد «قاتلان شهر» (City Killers) میگویند. علت این نامگذاری هم مشخص است. 27 بهمن 91 را احتمالا به خاطر می‌آورید. آن روز شهابسنگی تقریبا 20 متری در ارتفاع 30كیلومتری آسمان چلیابینسك روسیه منفجر شد (تصویر بالای همین صفحه). موج انفجار آن به قدری قوی بود كه شیشه ساختمانها فروریخت و حدود 1500 نفر صدمه دیدند. حالا تصور كنید اگر به جای آن سیارك كه قطعاتش در دریاچه و مناطق جنگلی سیبری سقوط كرد، سیارك سوم مرداد در آسمان چلیابینسك ظاهر میشد، احتمالا تمام شهر را با خاك یكسان میكرد.
ولی خبر خوشحال‌كننده این كه ما اولین نسل ساكنان كره زمین هستیم كه برای مقابله با این خطر، كاری از دست‌مان برمی‌آید. در اوایل دهه 2000 میلادی گروهی از متخصصان برای بررسی بهترین راهكار مقابله با برخورد سیاركی با زمین دور هم جمع شدند. راهكارهای ارائه‌شده تا حدودی تخیلی بود؛ مثل تابش نور به سیارك، چون نور از سطح بازتاب می‌شود و به‌تدریج باعث تغییر مدار سیارك خواهد شد یا این‌كه ترسناك بود؛ برای مثال پیشنهاد شده بود تا با سلاح هستهای بخشی از سیارك مورد نظر را ذوب كنیم تا براثر حرارت ایجاد شده سیارك به مدار جدیدی منتقل شود. عملیترین ایده مطرح شده روش ضربه‌گیر جنبشی (kinetic impactor) بود. به این ترتیب كه فضاپیمایی سراسیمه به سیارك هدف برخورد كرده و با انرژی منتقل‌شده ناشی از ضربه، سیارك در مدار جدیدی قرار گیرد.
در همین راستا ناسا قصد دارد سال آینده یكی از بزرگترین ماموریت‌های تا به امروز خود یعنی «آزمون هدایت سیارك دوتایی» ( Double Asteroid Redirection Test) كه به اختصار دارت (Dart) خوانده می‌شود را راهی فضا كند. در این ماموریت آزمایشی ناسا با هدف كوبیدن ماهوارهای به سیارك 65803 دیدیموس (65803Didymos) و انحراف آن از مدارش تلاش می‌كند تا به راه‌حلی اضطراری برای مقابله با خطر احتمالی برخورد سیارك‌ها با زمین دست یابد. با برخورد دارت و سیارك، اطلاعات ضروری از دست خواهند رفت و برای بازیابی آنها از فضاپیمای هرا (Hera) استفاده خواهد شد. مدارگرد بدون سرنشین هرا از ماموریت‌های اصلی سازمان فضایی اروپاست كه در صورت تامین بودجه، اطلاعات لازم و كافی مانند تركیب و ساختار فیزیكی سیارك، برای عملی‌شدن برنامه دفاع سیاركی را پس از برخورد جمعآوری می‌كند. بدون ماموریت هرا، ماموریت دارت ناسا ارزش زیادی نخواهد داشت، زیرا اطلاعات دقیق علمی را در جریان برخورد از دست خواهیم داد و فقط میتوانیم امیدوار باشیم برخورد به‌درستی صورت گرفته باشد و به كمك تلسكوپهای زمینی تغییرات مداری را اندازهگیری كنیم. از دیگر ماموریت‌های هرا، بررسی آبوهوای فضایی و جمعآوری زبالههای فضایی خواهد بود. نه تنها ماموریت‌های دارت ناسا و هرای اسا مكمل یكدیگرند بلكه باعث كاهش هزینهها نیز می‌شود.