خردة الفضاء مشكلة متزايدة. على مدى عقود كنا نرسل الأقمار الصناعية إلى المدار حول الأرض. بعضهم ينحرف عن المدار ويحترق في الغلاف الجوي للأرض ، أو يتحطم في السطح. لكن معظم الأشياء التي نرسلها إلى المدار لا تزال هناك.
أصبحت هذه مشكلة حادة مع مرور السنوات ونطلق المزيد والمزيد من الأجهزة في المدار. منذ إطلاق أول قمر صناعي - سبوتنيك 1 - إلى المدار في عام 1957 ، تم وضع أكثر من 8000 قمر صناعي في المدار. اعتبارًا من عام 2018 ، لا يزال ما يقدر بنحو 4900 في المدار. حوالي 3000 منهم لا يعملون. إنهم خردة في الفضاء. يزداد خطر الاصطدام ، ويعمل العلماء على إيجاد حلول. سوف تتفاقم المشكلة بمرور الوقت ، حيث أن الاصطدامات بين الأجسام تخلق المزيد من قطع الحطام التي يجب التعامل معها.
هناك نوعان من أنظمة إزالة القمامة الفضائية: طرق الاتصال وطرق عدم الاتصال. تشمل طرق الاتصال الأذرع الآلية ، والحبال ، والشبكات. تشمل الطرق اللاتلامسية أشعة الليزر والحزم الأيونية. حتى الآن ، أثبتت الطرق غير التلامسية أنها أكثر موثوقية. يعمل فريق من جامعة توهوكو في مدينة سينداي ، اليابان ، وزملاؤهم في الجامعة الوطنية الأسترالية ، على تطوير طريقة فريدة لا تلامس تسمى طريقة الراعي الشعاعي الأيوني.
هناك مشكلتان في توجيه الحزم الأيونية إلى النفايات الفضائية وتوجيهها نحو الأرض. تدفع القوة المضادة القمر الصناعي خارج الموقع. المشكلة الأخرى هي كتلة خردة الفضاء نفسها. يتطلب الأمر الكثير من الطاقة لتوجيهها بشكل غير ضار نحو الأرض.
يركز العلماء على الأقمار الصناعية في مدار الأرض المنخفض للبدء. تميل هذه الأجسام إلى أن تكون في نطاق 1 إلى 2 طن. ووفقًا للدراسة ، فإن الأجسام الموجودة في هذا النطاق الشامل تستغرق حوالي 80 إلى 150 يومًا لتتم إزالتها من المدار. إن تطوير وبناء وإطلاق قمر صناعي قوي بما يكفي للقيام بذلك ، مع دفعتين منفصلتين ، أمر صعب ومكلف.
"إذا كان من الممكن إجراء إزالة الحطام بواسطة نظام دفع واحد عالي القدرة ، فسيكون ذا فائدة كبيرة للنشاط الفضائي المستقبلي." - أستاذ مشارك Kazunori Takahashi ، جامعة توهوكو ، اليابان.
يعمل الفريق الياباني الأسترالي على تطوير نظام يحل هذه المشاكل بترتيب شعاع بلازما ثنائي الاتجاه فريد. يمكن للحزم أن تتعارض مع بعضها البعض ، حيث تحافظ إحداها على ساتل الراعي في مكانها ، والأخرى توجه الخردة نحو الأرض. يعمل مصدر طاقة واحد على تشغيل الحزم ، ويهدف القمر الصناعي إلى الحزم كما هو مطلوب.
قال البروفيسور المساعد كازونوري تاكاهاشي من جامعة توهوكو في اليابان ، الذي يقود الأبحاث حول التكنولوجيا الجديدة لإزالة الفضاء: "إذا كان من الممكن إجراء إزالة الحطام من خلال نظام دفع واحد عالي الطاقة ، فسيكون له فائدة كبيرة للنشاط الفضائي المستقبلي". الحطام بالتعاون مع الزملاء في الجامعة الوطنية الاسترالية.
أثبتت الاختبارات المعملية بوضوح أن دافع البلازما الهليكون يمكن أن يزيل الحطام الفضائي باستخدام نظام دفع واحد. تتحكم التجارب المعملية والمجالات المغناطيسية وحقن الغاز في أعمدة البلازما من جهاز دفع البلازما المفرد. قامت الاختبارات المعملية بقياس القوة المطبقة على خردة الفضاء المحاكاة. قام النظام بتطبيق الكمية الدقيقة من القوة المضادة على القمر الصناعي لإبقائه في مكانه. يعمل النظام في ثلاثة أوضاع مختلفة: تسريع القمر الصناعي ، وتباطؤ القمر الصناعي ، وإزالة الحطام.
"إن جهاز دفع البلازما الهليكون هو نظام بدون كهرباء ، مما يسمح له بالقيام بعمليات طويلة تتم على مستوى طاقة عالية." يقول تاكاهاشي ، "إن هذا الاكتشاف يختلف اختلافًا كبيرًا عن الحلول الحالية وسيسهم بشكل كبير في النشاط البشري المستدام في الفضاء في المستقبل".
- بيان صحفي لجامعة توهوكو: قصف البلازما: تكنولوجيا جديدة لإزالة الحطام الفضائي
- ورقة بحث في Nature.com: عرض تقنية جديدة لإزالة الحطام الفضائي باستخدام جهاز دفع البلازما ثنائي الاتجاه
- دخول ويكيبيديا: الأقمار الصناعية
