تحظى المشكلة المتزايدة للحطام الفضائي في المدار الأرضي المنخفض (LEO) باهتمام متزايد. مع وجود الآلاف من الأقمار الصناعية في المدار ، والآلاف في الطريق ، فإن شهيتنا للأقمار الصناعية تبدو لا حدود لها. لكن كل قمر صناعي له مدة صلاحية. ماذا نفعل معهم عندما يفقدون فائدتهم ويتحولون إلى حطام فضائي بسيط مزعج؟
في السنوات الخمس القادمة وحدها ، من المتوقع أن نطلق ما يصل إلى 2600 ساتل نانوي آخر ومكعبات. هناك بالفعل ما يقرب من 5000 قمر صناعي يدور حول الأرض ، والعديد منها حطام فضائي لا يعمل الآن ، مما يؤدي إلى انسداد المسارات المدارية للسواتل الأحدث. في الواقع ، وفقًا لمكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي (UNOOSA) ، أطلقنا ما مجموعه 382 جسمًا في الفضاء في عام 2018 وحده ، وهو عدد غير مستدام.
لا يوجد نقص في الحلول المحتملة لهذه المشكلة. تتضمن بعض حلول السبر الغريبة الحراب والشباك والمغناطيسات وحتى أشعة الليزر. تمتلك وكالة ناسا الآن شركة Vestigo Aerospace الناشئة ذات الصلة بجامعة Purdue لدراسة لمدة ستة أشهر تبحث في استخدام الأشرعة السحب للتخلص من النفايات الفضائية المدارية ، بما في ذلك الأقمار الصناعية ومعززات الصواريخ المستهلكة وغيرها من الحطام بأمان.
بدأ Vestigo Aerospace بواسطة David Spencer ، الأستاذ المساعد في كلية الهندسة في Purdue. وقال سبنسر في بيان صحفي: "من خلال الدراسة التي مدتها ستة أشهر ، سنعمل على تطوير تقنية الشراع للسحب في مدار السواتل الصغيرة ومراحل مركبة الإطلاق". "إن التخلص الآمن من الأجسام الفضائية عند اكتمال المهمة ضروري للحفاظ على فائدة المدارات عالية القيمة."
سحب الأشرعة تختلف قليلاً عن الطرق الأخرى. في حين أن الحراب والليزر والشبكات التي اقترحتها وكالات مختلفة تهدف إلى التعامل مع القمامة الفضائية المتراكمة بالفعل ، تم تصميم أشرعة السحب ليتم بناؤها في القمر الصناعي ونشرها في نهاية عمرها الإنتاجي.
قال سبنسر ، الذي عمل لمدة 17 عامًا في مختبر الدفع النفاث قبل انضمامه إلى كلية بوردو: "تعمل شركة Vestigo Aerospace على تطوير خط إنتاج لأشرعة السحب لتلبية الحاجة إلى قدرة deorbit كبديل لأنظمة الدفع التقليدية". "سيحقق الفريق أيضًا في استخدام الأشرعة السحب لإعادة الدخول المستهدف للأجسام الفضائية ، للحد من عدم اليقين في ممرات إعادة الدخول في الغلاف الجوي ومناطق تأثير الحطام."
سيتم نشر الأشرعة في نهاية عمر القمر الصناعي. بمجرد نشرها ، فإنها ستقلل من سرعة جسم ما ثم تساعده على التخلص من الاحتكاك بأمان. في الوقت الحالي ، تتألق الأقمار الصناعية بشكل أو بآخر وفقًا لشروطها الخاصة ، ومن الصعب حساب المكان الذي قد تضرب فيه الأرض ، إذا كانت أكبر من أن تحترق عند العودة.
ميزة التصميم الرئيسية لنظام Vestigo Aerospace هي قابلية التوسع. قال ديفيد سبنسر في تبادل بريد إلكتروني مع مجلة الفضاء: "... نحن نصمم النظام ليكون قابلاً للتطوير ، بحيث يمكن استخدامه لاستقبال الأقمار الصناعية المضيفة التي تتراوح من 1 كجم إلى مكعبات صغيرة إلى 450 كجم صغيرة ، أو 1000 كجم من المراحل العليا لمركبة الإطلاق . "
يوفر نظامهم أيضًا ما يسمى "الاستقرار الديناميكي الهوائي السلبي". وفقًا لـ Spencer ، "يسمح هذا للنظام بالقطع بشكل طبيعي إلى أقصى اتجاه للسحب."
ليست شركة Vestigo Aerospace أول من يبحث عن أشرعة السحب ويطورها. كان CanX-7 (الكندية المتقدمة Nanospace eXperiment-7) مهمة مظاهرة لعام 2017 نظرت في إزالة السواتل النانوية مع أشرعة السحب. كانت تستهدف في المقام الأول المكعبات ، حيث سيتم إرفاقها بالخارج حتى لا تتداخل مع الإلكترونيات.
استخدمت CanX-7 أربعة أشرعة للتخلص من الكتلة التي يبلغ وزنها 3.5 كجم (7.7 رطل). في أسبوع واحد فقط بعد النشر ، نجحت في تغيير معدل التحلل المداري بشكل كبير. في النهاية ، استقرت نفسها مع جميع الأشرعة الأربعة في الجزء الخلفي من القمر الصناعي ، مما زاد من الاضمحلال المداري أكثر.
توجد مبادئ توجيهية منذ عام 2007 ، تنص على أن الحياة المدارية للساتل النانوي يجب ألا تتجاوز 25 سنة. تأتي هذه المبادئ التوجيهية من لجنة التنسيق المشتركة بين الوكالات والمعنية بالحطام الفضائي (إيادك). في حين أن الأمر قد يصل إلى الأساليب الأكثر غرابة للتعامل مع الحطام المتراكم في المدار ، إلا أن سحب الأشرعة تقدم طريقة ميسورة التكلفة وسهلة التطوير لضمان عدم تجاوز الأقمار الصناعية المستقبلية فائدتها.
مصادر:
- بيان صحفي: تنظيف الحي الكوني
- بيان صحفي: بعد أسبوع واحد فقط ، يظهر CanX-7 أن أشرعة السحب فعالة في Deorbiting Satellite
- مجلة الفضاء: القمر الصناعي البريطاني يختبر صاروخ الفضاء هاربون
