طرحي براي بازيافت زباله هاي فضايي

يكي از ميراث اكتشافات فضايي انسان، زباله‌هاي فضايي است كه مانند يك زنجير عظيم پيرامون كره‌ي زمين را احاطه كرده‌اند و همواره به دور آن گردش مي‌كنند. بعضي از زباله‌هاي فضايي داراي حجمي به‌اندازه‌ي يك ذره‌ي كوچك هستند، اما بعضي از آن‌ها در واقع ماهواره‌هاي مرده‌اي هستند كه سوخت آن‌ها به اتمام رسيده است.

ناسا تخمين زده است حدود نيم ميليون قطعه در فضاي اطراف زمين وجود دارد و اين قطعات گاهي اوقات براي ايستگاه فضايي بين‌المللي و ديگر ماهواره‌ها مزاحمت ايجاد مي‌كنند. البته ما قبل از اين نيز شاهد برخوردهايي بين اين زباله‌ها و تجهيزات فضايي بوده‌ايم و به‌احتمال زياد اتفاقاتي از اين دست در آينده هم تكرار خواهد شد.

با اين‌كه اشكال حاصل‌ از زباله‌هاي فضايي براي همگان شناخته شده است، اما راه‌حل‌هاي ارائه‌شده براي از ميان بردن اين زباله‌ها همگي داراي يك مانع مشترك هستند: حمايت اقتصادي. به همين دليل تام ماركوزيك، مديرعامل شركت نوپاي فضايي Firefly Space Systems طرحي براي بازيافت زباله‌هاي فضايي براي مأموريت‌هاي مريخي پيشنهاد داده است.

با توجه به اين‌كه ساكنان آتي مريخ به پيچ و مهره و وسايل الكترونيك نياز خواهند داشت، ماركوزيك پيشنهاد داده است فضا‌پيماهايي طراحي شوند كه زباله‌هاي فضايي را از مدار زمين خارج كنند و آن‌ها را تا مريخ يدك بكشند. اين فضاپيماها مي‌توانند از انرژي خورشيدي براي كاهش هزينه‌‌ي سوخت مصرفي بهره ببرند. اين فضاپيماهاي يدك‌كش، زباله‌ها را به فوبوس (قمر مريخ) انتقال مي‌دهند. سپس انسان‌ها مي‌توانند زباله‌هاي فضايي را به اين صورت جمع‌آوري و از مواد خام به‌دست‌آمده استفاده كنند. ماركوزيك تخمين زده است كه در حال حاضر صدها ماهواره‌ي از كار افتاده در فضا به دور زمين در گردش هستند. از آنجايي كه اين زباله‌ها هم‌اكنون در خارج از جو قرار دارند؛ انجام فرآيندهاي پيچيده روي آن‌ها و عمليات پرهزينه‌ي پرتاب از سطح زمين براي جمع‌آوري اين مواد منتفي است. ماركوزيك درباره‌ي ايده‌ي خود اين‌گونه توضيح مي‌دهد:

اين مواد را مي‌توانيم در فوبوس انبار كنيم و به صورت تجهيزات مورد نياز براي ماموريت‌هاي اكتشافي و ماموريت‌هاي انساني در مريخ مورد استفاده قرار دهيم.

او اين كار را با سر هم كردن يك دست لگو مقايسه مي‌كند و اضافه مي‌كند كه وظيفه‌ي ايجاد تجهيزات فضايي از مواد بازيافتي را مي‌توان در قالب رقابت‌هاي دانشگاهي به دانشجويان محول كرد تا به اين ترتيب اين ايده به ديگران معرفي شود.

اما سؤال اساسي كه در اينجا مطرح مي‌شود اين است كه چه كسي هزينه‌ي اين كار را تقبل خواهد كرد؟ بسياري از شركت‌هاي فضايي ديگر، راه‌حل‌هاي گوناگوني براي رسيدگي كردن به موضوع زباله‌هاي فضايي ارائه كرده‌اند؛ اما از آنجايي كه هيچ توجيه مالي و همچنين تهديد بزرگ و قريب‌الوقوعي از جانب زباله‌هاي فضايي وجود ندارد، اين راه‌حل‌ها با اشكال تأمين بودجه مواجه هستند.

جيسون فورشاو، يك محقق از دانشگاه سوري  و عضو گروه مأموريت RemoveDEBRIS در بريتانيا، در اين مورد مي‌گويد:

مسئله‌ي زباله‌هاي فضايي همانند گرمايش جهاني است، متقاعد كردن دولت‌ها براي تأمين مالي اين فعاليت‌ها دشوار است.

 گفتني است كه ماموريت RemoveDEBRIS، سال آينده و از ايستگاه فضايي بين‌المللي شروع خواهد شد. وي اضافه مي‌كند:

ما مي‌خواهيم به ديگران تفهيم كنيم فضا نيز جزئي از محيط‌زيست زمين است و نياز به پاك‌سازي دارد. هر چه ديرتر اقدام به حل اين موضوع كنيم، اشكالات بيشتر مي‌شود.

فورشاو مي‌گويد يك سازمان بين‌المللي مي‌تواند مسئوليت اين كار را بر عهده گيرد. با وجود ۷۰۰۰ تن زباله در فضا، او  اعتقاد دارد پتانسيل زيادي براي توسعه‌ي تكنولوژي‌هاي مختلف در ارتباط با حذف اين زباله‌ها وجود دارد.

ماركوزيك كاملا مطمئن است نهادهاي دولتي به تأمين مالي پروژه‌هاي حذف زباله‌هاي فضايي علاقه نشان خواهند داد؛ در صورتي كه دليل خوبي براي اين كار ببينند. اما شركت نوپاي ماركوزيك قبل از اين‌ كه به فكر رسيدن به مريخ باشد، بايد هزينه‌هاي ساخت يك موشك براي ورود به رقابت فضايي را جمع‌آوري كند. طرح Firefly Alpha كه توسط همين شركت توسعه داده شده است، شامل پرتاب ماهواره‌هاي سبك (كم‌تر از ۱۰۰۰ كيلوگرم) به فضا است كه قابليت حمل تجهيزات جانبي براي كمپاني‌هاي ثالث را دارد تا از اين طريق درآمد را افزايش دهد.

تخمين زده مي‌شود اين طرح ۱۰۰ ميليون دلار هزينه داشته باشد و تاكنون يك‌سوم آن از سوي سرمايه‌داران علاقه‌مند تأمين شده است، اگرچه برخي در لحظات آخر از تأمين مالي پروژه انصراف داده‌اند.

ماركوزيك مي‌گويد مجبور شده است برخي از كاركنان خود را كنار بگذارد. اين در حالي است كه وي به دنبال شركاي جديد مي‌گردد. او در توضيح اين امر مي‌گويد:

روش كار من اين‌گونه است كه مي‌خواهم كارها را سريع پيش ببرم، بنابراين هزينه‌ي شركت من بالا است. وجود وقفه در كار، مانند وجود شن در چرخ‌دنده است.

يك موضوع كه به عملي كردن طرح‌هاي ماركوزيك كمك مي‌كند، وجود بخش‌هاي استاندارد در ماهواره‌ها براي اتصال به موشك است. به اين معني كه حتي اگر ماهواره‌اي براي حمل به مريخ ، بعد از انجام مأموريت اوليه‌ي خود طراحي نشده باشد؛ اين امكان وجود دارد كه به ماهواره‌هاي يدك‌كش متصل و به مريخ حمل شود. همچنين بايد به طرح‌هاي آژانس پروژه‌هاي تحقيقاتي پيشرفته‌ي دفاعي دارپا (DARPA) اشاره كرد كه بي‌ارتباط با طرح‌هاي ماركوزيك نيست.

برنامه‌ي جديد دارپا با نام سرويس رباتيك ماهواره‌هاي هم‌مدار (RSGS) كه تا سال ۲۰۲۱ عملياتي خواهد شد، شامل ۴ روش براي سرويس‌دهي به ماهواره‌هاي از كارافتاده است. اين چهار روش شامل بازرسي بسيار نزديك از ماهواره‌ها، انتقال ماهواره‌ها به مدار ديگر، انجام تعميرات در قسمت‌هايي از فضاپيما مانند پنل‌هاي خورشيدي و حتي متصل كردن سنسورهاي جديد به ماهواره‌هاي از كارافتاده براي به كار انداختن دوباره‌ي آن‌ها است.

دارپا هم‌اكنون در حال جمع‌آوري شركاي تجاري براي سرويس‌دهي به ماهواره‌هاي هم‌مدار است. آن‌طور كه گوردون روزلر  يكي از مديران برنامه‌ي RSGS مي‌گويد، ۵۰ تا ۶۰ ماهواره‌ي دولتي در حال گردش به دور زمين هستند كه مي‌توانند هدف برنامه‌ي آن‌ها قرار گيرند. او مي‌گويد:

زماني كه RSGS شروع به كار كند، ما يك فرصت شش تا نه ماهه براي اجاره يا قرض يك ماهواره از يك شركت تجاري يا نهاد دولتي براي انجام اقدامات پيش‌بيني‌شده خواهيم داشت. ما نه‌تنها عمليات پيچيده براي آزمايش نرم‌افزار و قطعات خود را خواهيم داشت، بلكه مي‌توانيم به تيم عملياتي خود اعتبار ببخشيم تا شركاي جديدي را براي همكاري متقاعد كنيم.

RSGS هم‌اكنون در برنامه‌ي ماهواره‌اي فونيكس (Phoenix) شركت كرده است و سرويس‌دهي به ماهواره را بر عهده گرفته است. فونيكس در حال حاضر سرويس‌دهي به ماهواره‌ها را كنار گذاشته و توجه خود را به توسعه‌ي تكنولوژيهاي جديد معطوف كرده است. يك نمونه از اين تكنولوژيها سيستم تحويل مداري بار است؛ اين سيستم شامل بار جدايي‌پذيري است كه توسط موشك ماهواره‌ي ثابت (ماهواره‌اي كه مدارش روي خط استوا است و سرعت آن برابر با سرعت دوران زمين به دور خود است) حمل مي‌شود؛ بعد از رسيدن موشك به مدار، بار از آن جدا مي‌شود و راه خود را ادامه مي‌دهد. آزمايش‌هاي مربوط به فونيكس در سال ۲۰۱۷ ادامه خواهد يافت.