به گزارش حلقه وصل، فضای مداری پر از ماهواره است و آنها می‌توانند به ایستگاه فضایی بین‌المللی آسیب بزنند. همانطور که طی این روزها شاهد این مسئله هستیم.
روز دوشنبه، روسیه یکی از ماهواره‌های مداری بازنشسته شده خود را منهدم کرد و بیش از ۱۵۰۰ قطعه زباله فضایی که با سرعت مافوق صوت حرکت می‌کنند، ایجاد کرد که تهدیدی جدی برای دانشمندان و فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی هستند. ناسا نیز در مورد این حادثه و اقدام ضد ماهواره(ASAT) بیانیه‌ای صادر و تأیید کرد که هیچ یک از خدمه ایستگاه فضایی آسیبی ندیده‌اند.
اما برای درک کامل بزرگی این حادثه، باید با واقعیت‌ها روبرو شویم. با وجود حدود ۷۵۰۰ ماهواره در مدار زمین که تا سپتامبر ۲۰۲۱ ثبت شده است و تقریباً ۱۵۰۰ مورد از آنها در سال جاری پرتاب شده‌اند، احتمالاً دوباره شاهد رویدادی مانند این خواهیم بود. به خصوص از آنجایی که با افزایش تنش‌ها بین ایالات متحده و متحدانش از یک سو و چین و روسیه از سوی دیگر، تاکتیک‌های جنگ فضایی به این زودی‌ها متوقف نخواهد شد.
ماهواره‌های مدرن از پیشرانه‌هایی استفاده می‌کنند که در اثر برخورد منفجر می‌شوند
تصور اینکه قطعات کوچک ماهواره‌های مداری تهدیدی جدی برای ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) به شمار می‌روند، ممکن است غیرمنطقی به نظر برسد. چرا که اگر همه آنها با سرعت نسبی مشابه با ایستگاه فضایی برای حفظ مدار خود حرکت می‌کنند، چگونه زباله‌های فضایی حاصل از ماهواره‌ها می‌توانند به سرعت نسبی کافی برای سوراخ کردن دیواره‌های ایستگاه فضایی بین المللی دست یابند؟
پاسخ در این نکته‌ی مهندسی نهفته است که بیشتر ماهواره‌های دارای پیشرانه الکتریکی مدرن، دارای پیشرانه‌های اثر هال هستند که از مخازن فشار بالا استفاده می‌کنند و هنگامی که توسط یک جسم پرسرعت(مانند موشک روسی) مورد اصابت قرار بگیرند یا حتی فقط سوراخ شوند، منفجر می‌شوند و به هزاران قطعه متلاشی می‌شوند که به جهت‌های مختلف در فضا پرتاب می‌شوند.
در پیشرانش فضایی، پیشرانه اثر هال(Hall-effect thruster) نوعی از پیشرانه یونی است که در آن سوخت موشک توسط یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شود. پیشرانه اثر هال، الکترون‌ها را در یک میدان مغناطیسی به دام می‌اندازد و سپس از الکترون‌ها برای یونش سوخت موشک استفاده می‌کند و به طور مؤثر یون‌ها را برای تولید پیشرانش شتاب می‌دهد، سپس یون‌ها را در تنوره(plume) خنثی می‌کند. گاهی اوقات از پیشرانه‌های اثر هال بر اساس کشف ادوین هال با نام پیشرانه هال یا پیشرانه جریان هال نام برده می‌شود. پیشرانه‌های هال اغلب به یک عنوان تکنولوژی پیشرانش فضایی با ضربه معین متوسط در نظر گرفته می‌شوند. پیشرانه اثر هال از سال ۱۹۶۰ به‌طور مؤثر مورد آزمایش‌های تئوری و عملی قرار گرفته است.
پیشرانه‌های هال بر گستره وسیعی از سوخت‌های موشک عمل می‌کنند که رایج‌ترین آن زنون است. سوخت‌های مورد توجه دیگر شامل کریپتون، آرگون، بیسموت، ید، منیزیم و روی هستند.
کاربردهای پیشرانه‌های اثر هال شامل کنترل جهت‌گیری و موقعیت ماهواره‌های در مدار است و به عنوان موتور پیشرانش در وسایل نقلیه فضایی رباتیک با اندازه متوسط استفاده می‌شوند.
پیتر کانت مدیر عامل شرکت Accion Systems می‌گوید: ماهواره‌هایی که از پیشرانه‌های اثر هال استفاده می‌کنند، رایج‌ترین شکل سیستم‌های پیشران الکتریکی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، هستند و ذاتاً خطرناک هستند، زیرا از مخازن پیشران با فشار بالا استفاده می‌کنند که در صورت پارگی یا گسستگی، انفجاری ویرانگر را در مدار موجب می‌شوند و زباله‌های خطرناکی را به فضا پرتاب می‌کند.
این بدان معناست که هر آزمایش ضد ماهواره(ASAT) پتانسیل ایجاد یک دسته تازه از زباله‌های مرگبار فضایی را دارد، زیرا می‌تواند به طور مؤثر هر ماهواره مورد هدف مجهز به پیشرانه‌های فشار بالا را مانند یک بمب فضایی منفجر کند.
تاکتیک‌های جنگ فضایی احتمالاً حوادث ناشی از زباله‌های فضایی بیشتری را ایجاد می‌کنند
پیتر کانت افزود: زباله‌های فضایی سپس می‌توانند با فضاپیماهای دیگر برخورد کنند و به طور تصاعدی زباله‌های فضایی بیشتری در یک واکنش زنجیره‌ای به نام سندرم کسلر(Kessler Syndrome) ایجاد کنند. ما مانند این واکنش‌های زنجیره‌ای را در فیلم «جاذبه» روی پرده سینما دیده‌ایم.
خوشبختانه این بار بر اثر آزمایش روسیه هیچ سندرم کسلری به وجود نیامد و هیچ آسیب قابل توجهی متوجه ایستگاه فضایی نشد. اما خطری که زباله‌های فضایی و تاکتیک‌های جنگ فضایی برای عملیات‌های فضایی مداری ایجاد می‌کنند، در حال تشدید شدن است.
کانت می‌گوید: ۳۷۰۰ بمب کوچک را تصور کنید که در فضا پرواز می‌کنند و آن را به ۷۰۰۰ بمب در سال آینده تعمیم دهید. ضمن اینکه پس از استقرار صورت‌های فلکی بزرگ ماهواره‌ای ممکن است این عدد به ۳۰ هزار نیز برسد.
دانشمندان در حال کار برای درک چگونگی رفتار زباله‌های ماهواره‌ای در حال حرکت در فضا هستند. پروفسور اندرو هیگنز از دانشکده مهندسی مکانیک در دانشگاه مک گیل در سال ۲۰۱۷ مطالعه‌ای را منتشر کرد که در آن جزئیات کار خود را برای توسعه سریع‌ترین اسلحه در جهان شرح داد. در این مطالعه، وی تلاش کرد تا درک ما را از چگونگی رفتار زباله‌های فضایی که با سرعت مافوق صوت حرکت می‌کنند و می‌توانند سریع‌تر از ۱۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت کنند، گسترش دهد. این یعنی سرعت زباله‌های فضایی تا نزدیک به ۳۶ هزار کیلومتر در ساعت است.
بدتر از همه اینکه تاکتیک‌های جنگ فضایی که به خصوص توسط چین و ایالات متحده در حال پیگیری است، این تهدید را قابل توجه می‌کند، زیرا با تلاش قدرت‌های فضایی برای برتری یافتن در مدار زمین، انجام آزمایش‌های بیشتر می‌تواند به یک نبرد فضایی واقعی نظامی تبدیل شود که می‌تواند فاجعه‌ای جهانی ایجاد کند.
