طرحی برای بازیافت زباله های فضایی

یکی از میراث اکتشافات فضایی انسان، زباله‌های فضایی است که مانند یک زنجیر عظیم پیرامون کره‌ی زمین را احاطه کرده‌اند و همواره به دور آن گردش می‌کنند. بعضی از زباله‌های فضایی دارای حجمی به‌اندازه‌ی یک ذره‌ی کوچک هستند، اما بعضی از آن‌ها در واقع ماهواره‌های مرده‌ای هستند که سوخت آن‌ها به اتمام رسیده است.

ناسا تخمین زده است حدود نیم میلیون قطعه در فضای اطراف زمین وجود دارد و این قطعات گاهی اوقات برای ایستگاه فضایی بین‌المللی و دیگر ماهواره‌ها مزاحمت ایجاد می‌کنند. البته ما قبل از این نیز شاهد برخوردهایی بین این زباله‌ها و تجهیزات فضایی بوده‌ایم و به‌احتمال زیاد اتفاقاتی از این دست در آینده هم تکرار خواهد شد.

با این‌که مشکل حاصل‌ از زباله‌های فضایی برای همگان شناخته شده است، اما راه‌حل‌های ارائه‌شده برای از میان بردن این زباله‌ها همگی دارای یک مانع مشترک هستند: حمایت اقتصادی. به همین دلیل تام مارکوزیک، مدیرعامل شرکت نوپای فضایی Firefly Space Systems طرحی برای بازیافت زباله‌های فضایی برای مأموریت‌های مریخی پیشنهاد داده است.

با توجه به این‌که ساکنان آتی مریخ به پیچ و مهره و وسایل الکترونیک نیاز خواهند داشت، مارکوزیک پیشنهاد داده است فضا‌پیماهایی طراحی شوند که زباله‌های فضایی را از مدار زمین خارج کنند و آن‌ها را تا مریخ یدک بکشند. این فضاپیماها می‌توانند از انرژی خورشیدی برای کاهش هزینه‌‌ی سوخت مصرفی بهره ببرند. این فضاپیماهای یدک‌کش، زباله‌ها را به فوبوس (قمر مریخ) انتقال می‌دهند. سپس انسان‌ها می‌توانند زباله‌های فضایی را به این صورت جمع‌آوری و از مواد خام به‌دست‌آمده استفاده کنند. مارکوزیک تخمین زده است که در حال حاضر صدها ماهواره‌ی از کار افتاده در فضا به دور زمین در گردش هستند. از آنجایی که این زباله‌ها هم‌اکنون در خارج از جو قرار دارند؛ انجام فرآیندهای پیچیده روی آن‌ها و عملیات پرهزینه‌ی پرتاب از سطح زمین برای جمع‌آوری این مواد منتفی است. مارکوزیک درباره‌ی ایده‌ی خود این‌گونه توضیح می‌دهد:

این مواد را می‌توانیم در فوبوس انبار کنیم و به صورت تجهیزات مورد نیاز برای ماموریت‌های اکتشافی و ماموریت‌های انسانی در مریخ مورد استفاده قرار دهیم.

او این کار را با سر هم کردن یک دست لگو مقایسه می‌کند و اضافه می‌کند که وظیفه‌ی ایجاد تجهیزات فضایی از مواد بازیافتی را می‌توان در قالب رقابت‌های دانشگاهی به دانشجویان محول کرد تا به این ترتیب این ایده به دیگران معرفی شود.

اما سؤال اساسی که در اینجا مطرح می‌شود این است که چه کسی هزینه‌ی این کار را تقبل خواهد کرد؟ بسیاری از شرکت‌های فضایی دیگر، راه‌حل‌های گوناگونی برای رسیدگی کردن به موضوع زباله‌های فضایی ارائه کرده‌اند؛ اما از آنجایی که هیچ توجیه مالی و همچنین تهدید بزرگ و قریب‌الوقوعی از جانب زباله‌های فضایی وجود ندارد، این راه‌حل‌ها با مشکل تأمین بودجه مواجه هستند.

جیسون فورشاو، یک محقق از دانشگاه سوری  و عضو گروه مأموریت RemoveDEBRIS در بریتانیا، در این مورد می‌گوید:

مسئله‌ی زباله‌های فضایی همانند گرمایش جهانی است، متقاعد کردن دولت‌ها برای تأمین مالی این فعالیت‌ها دشوار است.

گفتنی است که ماموریت RemoveDEBRIS، سال آینده و از ایستگاه فضایی بین‌المللی شروع خواهد شد. وی اضافه می‌کند:

ما می‌خواهیم به دیگران تفهیم کنیم فضا نیز جزئی از محیط‌زیست زمین است و نیاز به پاک‌سازی دارد. هر چه دیرتر اقدام به حل این موضوع کنیم، مشکلات بیشتر می‌شود.

فورشاو می‌گوید یک سازمان بین‌المللی می‌تواند مسئولیت این کار را بر عهده گیرد. با وجود ۷۰۰۰ تن زباله در فضا، او  اعتقاد دارد پتانسیل زیادی برای توسعه‌ی تکنولوژی‌های مختلف در ارتباط با حذف این زباله‌ها وجود دارد.

مارکوزیک کاملا مطمئن است نهادهای دولتی به تأمین مالی پروژه‌های حذف زباله‌های فضایی علاقه نشان خواهند داد؛ در صورتی که دلیل خوبی برای این کار ببینند. اما شرکت نوپای مارکوزیک قبل از این‌ که به فکر رسیدن به مریخ باشد، باید هزینه‌های ساخت یک موشک برای ورود به رقابت فضایی را جمع‌آوری کند. طرح Firefly Alpha که توسط همین شرکت توسعه داده شده است، شامل پرتاب ماهواره‌های سبک (کم‌تر از ۱۰۰۰ کیلوگرم) به فضا است که قابلیت حمل تجهیزات جانبی برای کمپانی‌های ثالث را دارد تا از این طریق درآمد را افزایش دهد.

تخمین زده می‌شود این طرح ۱۰۰ میلیون دلار هزینه داشته باشد و تاکنون یک‌سوم آن از سوی سرمایه‌داران علاقه‌مند تأمین شده است، اگرچه برخی در لحظات آخر از تأمین مالی پروژه انصراف داده‌اند.

مارکوزیک می‌گوید مجبور شده است برخی از کارکنان خود را کنار بگذارد. این در حالی است که وی به دنبال شرکای جدید می‌گردد. او در توضیح این امر می‌گوید:

روش کار من این‌گونه است که می‌خواهم کارها را سریع پیش ببرم، بنابراین هزینه‌ی شرکت من بالا است. وجود وقفه در کار، مانند وجود شن در چرخ‌دنده است.

یک موضوع که به عملی کردن طرح‌های مارکوزیک کمک می‌کند، وجود بخش‌های استاندارد در ماهواره‌ها برای اتصال به موشک است. به این معنی که حتی اگر ماهواره‌ای برای حمل به مریخ ، بعد از انجام مأموریت اولیه‌ی خود طراحی نشده باشد؛ این امکان وجود دارد که به ماهواره‌های یدک‌کش متصل و به مریخ حمل شود. همچنین باید به طرح‌های آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی دارپا (DARPA) اشاره کرد که بی‌ارتباط با طرح‌های مارکوزیک نیست.

برنامه‌ی جدید دارپا با نام سرویس رباتیک ماهواره‌های هم‌مدار (RSGS) که تا سال ۲۰۲۱ عملیاتی خواهد شد، شامل ۴ روش برای سرویس‌دهی به ماهواره‌های از کارافتاده است. این چهار روش شامل بازرسی بسیار نزدیک از ماهواره‌ها، انتقال ماهواره‌ها به مدار دیگر، انجام تعمیرات در قسمت‌هایی از فضاپیما مانند پنل‌های خورشیدی و حتی متصل کردن سنسورهای جدید به ماهواره‌های از کارافتاده برای به کار انداختن دوباره‌ی آن‌ها است.

دارپا هم‌اکنون در حال جمع‌آوری شرکای تجاری برای سرویس‌دهی به ماهواره‌های هم‌مدار است. آن‌طور که گوردونروزِلر  یکی از مدیران برنامه‌ی RSGS می‌گوید، ۵۰ تا ۶۰ ماهواره‌ی دولتی در حال گردش به دور زمین هستند که می‌توانند هدف برنامه‌ی آن‌ها قرار گیرند. او می‌گوید:

زمانی که RSGS شروع به کار کند، ما یک فرصت شش تا نه ماهه برای اجاره یا قرض یک ماهواره از یک شرکت تجاری یا نهاد دولتی برای انجام اقدامات پیش‌بینی‌شده خواهیم داشت. ما نه‌تنها عملیات پیچیده برای آزمایش نرم‌افزار و قطعات خود را خواهیم داشت، بلکه می‌توانیم به تیم عملیاتی خود اعتبار ببخشیم تا شرکای جدیدی را برای همکاری متقاعد کنیم.

RSGS هم‌اکنون در برنامه‌ی ماهواره‌ای فونیکس (Phoenix) شرکت کرده است و سرویس‌دهی به ماهواره را بر عهده گرفته است. فونیکس در حال حاضر سرویس‌دهی به ماهواره‌ها را کنار گذاشته و توجه خود را به توسعه‌ی تکنولوژیهای جدید معطوف کرده است. یک نمونه از این تکنولوژیها سیستم تحویل مداری بار است؛ این سیستم شامل بار جدایی‌پذیری است که توسط موشک ماهواره‌ی ثابت (ماهواره‌ای که مدارش روی خط استوا است و سرعت آن برابر با سرعت دوران زمین به دور خود است) حمل می‌شود؛ بعد از رسیدن موشک به مدار، بار از آن جدا می‌شود و راه خود را ادامه می‌دهد. آزمایش‌های مربوط به فونیکس در سال ۲۰۱۷ ادامه خواهد یافت.