چرا تعيين مرز فضا براي آينده‌‌ سفرهاي فضايي اهميت دارد؟

در ساعت ۸ صبح پنجشنبه ۱۳ دسامبر، دو خلبان سوار بر فضاپيماي ويرجين گلكتيك، موتور راكت را به‌‌مدت ۶۰ ثانيه در بالاي كوير موهاوي روشن كردند و در ارتفاع ۸۲.۷ كيلومتري پرواز كردند. با رسيدن فضاپيما به حداكثر ارتفاع خود، موجي از شادي و سرور تيم ويرجين گلكتيك را فراگرفت. آن‌ها بالاخره موفق شدند به فضا برسند؛ مسلما اين يك ركورد تاريخي براي شركت بود.

ويرجين گلكتيك استدلال مي‌كند كه به فضا رفته‌است؛ اما از انديشه متخصصينات بسياري، آنجا دقيقا فضا محسوب نمي‌‌شود.

درواقع هرچه بيشتر به عمق آسمان سفر مي‌كنيد، چگالي اتمسفر كمتر و كمتر مي‌‌شود تا اينكه نهايتا به فضاي خلا مي‌‌رسيد. اما شايد باوركردنش سخت باشد كه بدانيد هرگز در مورد ارتفاع دقيقي كه در آن جو تمام شده و فضاي خارج شروع مي‌شود، اتفاق‌‌انديشه متخصصيني وجود نداشته است. افراد مختلف پاسخ‌هاي متفاوتي براي اين پرسش دارند. اكنون يك سازمان بين‌المللي در انديشه متخصصين دارد تعريف خود را از جايي كه فضا شروع مي‌شود، تغيير دهد. اميد مي‌‌رود اين اقدام، جهان را به يك اجماع بين‌‌المللي در مورد اين موضوع پيچيده نزديك‌تر كند.

فدراسيون بين‌المللي هوانوردي (FAI) در ۳۰ نوامبر اعلام كرد كه اين سازمان در انديشه متخصصين دارد تعريف خط كارمن را اصلاح كند؛ اين خط، ارتفاعي است كه به‌‌عنوان مرز فضا شناخته مي‌شود. تئودور فون كارمن، يك مهندس و رياضي‌‌دان مجارستاني بود كه براي اولين بار حداكثر ارتفاع مناسب براي پرواز هواپيماها را از لحاظ ميزان رقيق‌‌بودن هوا محاسبه كرد؛ به‌‌ افتخار خدمات وي، اين ارتفاع با نام خط كارمن نام‌‌گذاري شد. براي چندين دهه، فدراسيون بين‌المللي هوانوردي، خط كارمن را در ارتفاع ۱۰۰ كيلومتري سطح زمين تعيين كرده بود؛ اما اكنون اين سازمان كه مسئوليت ثبت ركوردهاي پروازهاي هوايي و فضايي را به‌‌عهده دارد، تصميم گرفته است اين ارتفاع را به ۸۰ كيلومتر تغيير دهد.

مطالعه ابعاد متخصص موضوع

فدراسيون با‌‌ در انديشه متخصصين گرفتن نتايج پژوهش‌‌هاي تازه‌‌ي مك‌‌دوول، در حال مطالعه اعمال يك‌سري تغييرات است. مك‌‌دوول، به‌‌عنوان كسي كه با علاقه آمار مربوط به سفرهاي فضايي را دنبال مي‌كند، مي‌خواست بداند كه به‌راستي چند موشك به فضا ارسال شده است و چند نفر را مي‌توان فضانورد قلمداد كرد. او براي يافتن پاسخ واقعي براي اين پرسش‌‌ها ابتدا بايد بداند فضا از كجا شروع مي‌شود. بنابراين او به كاوش در كل تاريخ سفرهاي فضايي پرداخت تا ببيند آيا مي‌تواند به نتيجه‌‌‌‌اي برسد يا خير.

مك‌‌دوول پس از مطالعه تعداد زيادي از موارد پرتاب‌‌ فضاپيما‌‌ به مدار ادعا مي‌كند به عددي رسيده است كه به‌‌زعم وي، دقت بيشتري نسبت به برآورد پيشين فدراسيون دارد: ۱۰± ۸۰ كيلومتر. به‌عبارت ساده‌تر، اين مقدار معادل پايين‌ترين ارتفاعي است كه يك ماهواره مي‌تواند در مدار زمين حركت كند. البته براي آنكه فضاپيما بتواند در چنين ارتفاع پاييني همچنان در مدار زمين باقي بماند، بايد در يك مدار بيضوي گردش كند. در چنين وضعيتي، فضاپيما بايد بيشتر اوقات در فاصله‌‌اي بسيار دور از زمين گردش كند و تنها براي مدت كوتاهي از سفر خود به ارتفاع ۸۰ كيلومتري زمين برسد. طبق انديشه متخصصين مك‌‌دوول، فضاپيما در اين شرايط مي‌تواند چند روز يا چند هفته در مدار باقي بماند.

تصويري از پرتاب يك راكت اسپيس ايكس در حال قراردادن يك فضاپيما در مدار

مك‌‌دوول مي‌گويد كه ارتفاع ۸۰ كيلومتري نقطه‌اي است كه گرانش در آن اهميت بيشتري نسبت به اتمسفر دارد. او مي‌گويد:

اگر اساسا اتمسفر را ناديده بگيريد، درواقع شما در فضا هستيد. اين بدان معنا نيست كه اتمسفر هيچ تاثيري ندارد؛ ولي اثر جاذبه در اين ارتفاع بسيار غالب است.

براي درك صحيح‌‌تر موضوع، بايد در وهله‌‌ي اول بفهميم كه براي رسيدن به مدار به چه‌‌ عواملي نياز داريم. مهم‌ترين عامل سرعت است. ايستگاه فضايي بين‌‌المللي در ارتفاع ۴۰۸ كيلومتري از سطح زمين قرار گرفته؛ اين ايستگاه با سرعتي بيش از ۲۷ هزاركيلومتر بر ساعت در حال گردش است. در حقيقت، شما براي ثابت نگه‌‌داشتن وضعيت خود نسبت به زمين، نياز داريد با چنين سرعت بالايي حركت كنيد. مك‌‌دوول مي‌گويد:

متاسفانه چگالي اتمسفر به‌‌حدي زياد است كه به ما اجازه‌‌ي گردش در چنين سرعت‌‌هايي را در مدارهاي نزديك‌‌تر به زمين نخواهد داد. شما به‌‌سرعت خواهيد سوخت؛ چراكه درمعرض جريان بسيار شديدي از هوا قرار خواهيد گرفت.

به همين‌‌خاطر است كه او به اهميت اتمسفر تاكيد دارد.

حتي در ارتفاع بيش از ۸۰ كيلومتري، اتمسفر زمين همچنان وجود دارد؛ اما بسيار رقيق است. ماهواره‌هايي كه در مداري بالاتر از ۸۰ كيلومتر نيز قرار گرفته‌‌اند، هنوز در معرض برخورد ذرات اتمسفر هستند؛ با اين حال، هوا آنچنان رقيق است كه خطري متوجه فضاپيماهاي در حال گردش نخواهد بود. مك‌‌دوول مي‌گويد:

 پس سوال اين است كه شما در كجا مي‌‌توانيد مرزي را براي پايان فضا ترسيم كنيد؟ پاسخ احتمالا همان جايي است كه قادر نباشيم با سرعت مداري خود همچنان به گردش دور زمين ادامه دهيم.

فضاپيماي VSS Unity از ويرجين گلكتيك كه با تعاريف جديد، رسما وارد فضا شده است

در حدود سال ۱۹۶۰، فدراسيون بين‌المللي هوانوردي تصميم گرفت تنها با هدف ثبت پروازها، اين آستانه را ۱۰۰ كيلومتر تعيين كند و هر پروازي بالاتر از اين آستانه را پرواز فضايي اعلام كرد.

با اين حال، همه به اين تعريف از فدراسيون پايبند نيستند. به‌‌عنوان مثال نيروي هوايي آمريكا ارتفاع تقريبي ۸۰ كيلومتر را تعيين كرده و به تمام خلباناني كه بتوانند به چنين ارتفاعي برسند، نشان اعطا مي‌‌كند. ناسا هم چنين انديشه متخصصيناتي دارد. اداره‌‌ي هوانوردي فدرال با اينكه هيچ تعريف رسمي در اين مورد ندارد، معمولا به افرادي كه به ارتفاع بيش از ۸۰ كيلومتري برسند، نشان فضانوردي مي‌دهد. يكي از سخن‌گويان اين اداره مي‌‌گويد:

اين موضوعي است كه احتمالا با ورود بازيگران جديد تجاري به عرصه‌‌ي فضا، روشن‌‌تر ‌‌خواهد شد.

در انتظار تغيير قوانين فضا

در حالي كه سازمان‌هاي مختلف تعاريف مختص‌‌به‌‌خود را دارند؛ هيچ اتفاق‌‌انديشه متخصصيني در جهان به چشم نمي‌‌خورد. ايالات ‌متحده مدعي است كه تعريف فضا از طريق قوانين بين‌المللي لاخبار تخصصيي ندارد. طي نشست سازمان ملل متحد در وين در سال ۲۰۰۱، هيات آمريكايي اين‌گونه به موضوع اشاره كرد:

با توجه به مسئله‌‌ي تعريف و تعيين فضا، ما اين موضوع را به‌‌دقت مطالعه كرديم و به اظهارات مختلف ارائه‌شده در اين جلسه گوش فرا داديم. موضع ما همچنان اين است كه تعريف و تعيين حدود فضا لاخبار تخصصيي ندارد. هيچ اشكال قانوني يا عملي در غياب چنين تعريفي وجود نداشته است. از سوي ديگر، نظام‌‌هاي قانوني مختلفي كه در زمينه‌‌ي حريم هوايي و فضايي متخصصد دارند، توانسته‌‌اند در حوزه‌‌ي عملياتي خود عملكرد مناسبي داشتته باشند. فقدان تعريف يا تعيين حدود فضا مانعي براي توسعه‌‌‌‌ي فعاليت‌‌ هيچ‌‌يك از اين حوزه‌‌ها تلقي نشده است.

واقعيت اين است كه تعريف فضا مي‌تواند براي روابط و مقررات بين‌المللي كمي اشكال‌‌ساز باشد. اگر توافقي در سطح بين‌المللي درمورد مرز فضا حاصل شود، ممكن است در صورت پرواز هواپيماهاي آمريكايي در حريم هوايي كشورهاي ديگر و در ارتفاعي پايين‌‌تر از اين مرز، زمينه براي اعتراض و ايجاد تنش‌‌هاي بين‌‌المللي مساعد شود. از لحاظ متخصص، ايالات متحده اكنون مي‌تواند در حريم فضايي كشورهاي ديگر پرواز كند؛ تاكنون هم همين‌‌طور بوده است، فعلا هيچ عاملي بازدارنده‌‌اي براي اين كشور وجود ندارد. گانگال مي‌‌گويد:

 آمريكايي‌‌ها مي‌خواهند همچنان اين موضوع را در ابهام نگه دارند. آن هم بيشتر به اين دليل كه ارتش ايالات ‌متحده احساس مي‌كند  اين ابهام، انعطاف‌پذيري لازم را براي انجام فعاليت در هر ارتفاعي به آن‌‌ها خواهد داد.

اما اوضاع وقتي پيچيده‌‌تر مي‌‌شود كه بدانيم هنوز شكاف بزرگي ميان حداكثر ارتفاع مجاز پرواز هواپيماها و حداقل ارتفاع پرواز فضاپيماها وجود دارد. بيش‌ترين ارتفاع پرواز بالون‌ها تنها مي‌تواند در حدود ۵۰ كيلومتر باشد و بيشتر هواپيماها نيز در ارتفاعي بسيار كم‌تر از اين مقدار پرواز مي‌‌كنند. بنابراين درواقع يك منطقه‌‌ي ۳۰ كيلومتري بين بيشترين ارتفاع مجاز هواپيماها و كم‌‌ترين ارتفاع گردش فضاپيماها وجود دارد. آيا قوانين مربوط به صنعت هواپيمايي بايد براي اين منطقه نيز اعمال شود؟

اين «منطقه‌‌ي خاكستري» آسمان فقط توسط فضاپيماها مورد استفاده قرار مي‌‌گيرد؛ مثلا زماني كه فضاپيما قصد ورود به جو يا خروج از آن را دارد. به‌‌علاوه، بعضي از فضاپيماها حتي ممكن است مجبور به پرواز در ارتفاعي پايين‌تر از اين منطقه‌‌ي خاكستري باشند تا بتوانند به زمين برگردند. گانگل مي‌‌گويد كه مثلا شاتل فضايي هنگام بازگشت به زمين، در فاصله‌‌ي ۳۴ كيلومتري از حريم هوايي كوبا پرواز مي‌‌كند. به همين دليل، گانگل چنين استدلال مي‌كند كه هر فضاپيما را بايد براساس مقصد پرواز آن تعريف كرد. او اضافه مي‌‌كند:

هر پروازي كه با هدف رسيدن به ارتفاع نهايي ۸۰ كيلومتر انجام مي‌‌شود، بايد تحت پوشش قوانين فضايي قرار گيرد. اين مقصد هر پرواز است كه تعيين مي‌‌كند چه سيستم مقرراتي بايد براي آن اعمال شود.

هواپيماي Dream Chaser محصول شركت سيرا نوادا 

در بلندمدت ما شاهد عمليات‌هاي تجاري بيشتري در اين ارتفاعات بالا (به‌‌ويژه پرواز به‌‌سوي مدار و بازگشت از آن) خواهيم بود و شركت‌هاي خصوصي خواستار آن هستند كه با تعيين حد و حدود مجاز، از حمايت قانوني لازم برخوردار شوند.

اما گويا آمريكا عجله‌اي براي اين كار ندارد. با اين حال چنانچه نهادهاي بيشتري خواستار شفافيت در اين تعاريف باشند، گانگل نسخه‌‌ي پيش‌نويس از يك قرارداد را تهيه كرده است تا سازمان ملل متحد در صورت لاخبار تخصصي از آن استفاده كند. او تصور مي‌كند با توجه به بازخوردهاي ديده‌‌شده، به‌‌زودي شفافيت لازم در اين تعاريف ايجاد خواهد شد. او در انتها مي‌‌گويد:

من گمان مي‌‌كنم همان‌‌طور كه سفرهاي تجاري بيشتري در فضا رونق مي‌‌يابند، مقاومت فعلي در برابر شفاف‌‌سازي تعاريف به‌مرور شكسته خواهد شد.