إعادة صياغة مخاطر الحطام المداري: من النهج الإحصائي إلى نهج الجرعة

المملكة العربية السعودية - وكالة أنباء إخباري

إعادة صياغة مخاطر الحطام المداري: من النهج الإحصائي إلى نهج الجرعة للتعامل مع التهديدات الخفية في الفضاء

مع كل قمر صناعي يتم إطلاقه إلى مدار الأرض، تكتسب البشرية رؤى لا تقدر بثمن حول العمليات الفضائية. ومع ذلك، فإن هذا التقدم يأتي مصحوباً بتحديات متزايدة، أبرزها التهديد الخفي للحطام المداري الدقيق (MMOD). يشير خبراء الصناعة الآن إلى أن النهج الحالي في تقييم مخاطر MMOD، الذي يعتمد بشكل كبير على الإحصائيات العامة وتجنب الاصطدامات الكبيرة، قد يكون قاصراً عن فهم الطبيعة الحقيقية للتأثيرات التراكمية للجسيمات الصغيرة غير المتتبعة. هناك دعوات متزايدة لإحداث تحول نموذجي، والانتقال من منظور إحصائي إلى نهج الجرعة، مما يعكس فهمنا لمخاطر الإشعاع، لتقييم التأثير الحقيقي لهذه التهديدات المنتشرة.

تاريخياً، كان يُنظر إلى البيئة الفضائية على أنها مستقرة نسبياً، مع مخاطر يمكن التنبؤ بها مثل درجة الحرارة والمكنسة والشحنة. كان ظهور الأقمار الصناعية مثل سبوتنيك في الستينيات بمثابة بداية عصر الفضاء، وأظهرت قدرتنا على العمل ضمن هذه الحدود. ومع ذلك، فإن ما تغير بشكل جذري منذ ذلك الحين هو كثافة حركة المرور في مدار الأرض المنخفض (LEO) والتلوث التدريجي بملايين القطع من الحطام المداري، مما يخلق بيئة MMOD حديثة أكثر تعقيداً بكثير. في حين أن الاصطدامات الكبيرة بين المركبات الفضائية قابلة للتتبع ويمكن تجنبها بالمناورات، فإن التحدي الحقيقي يكمن في الحطام الدقيق.

يشكل الحطام المداري الدقيق، الذي يشمل الأجسام التي يقل حجمها عن 3 مليمترات ولا يمكن تتبعها، غالبية الكائنات في مدار الأرض المنخفض (LEO) بالعدد. هذا الحجم الهائل من الجسيمات غير المرئية يمثل لغزاً عميقاً. كيف يمكننا فهم تهديد لا يمكننا تتبعه؟ كشفت بعثة مرفق ناسا للتعرض طويل الأمد (LDEF)، التي حلقت بين عامي 1984 و1990، عن حقائق مذهلة. كشفت دراسة المواد والأنظمة الفرعية التي عادت من الفضاء عن بيئة فوضوية وموجهة وذات تدفق عالٍ. تم تحديد أكثر من 30 ألف ضربة MMOD على السطح الخارجي لـ LDEF، مع تركيز أكبر بكثير على الوجه الأمامي للمركبة. يشير هذا إلى أن الأقمار الصناعية الحديثة، خاصة في مدار الأرض المنخفض المزدحم اليوم حيث تضاعف عدد الحطام ثلاث مرات منذ عام 1990، قد تتعرض لمئات الضربات سنوياً.

غالباً ما يجد مشغلو الأقمار الصناعية صعوبة في قبول هذه الأرقام، مشيرين إلى أن MMOD ليس عاملاً مهماً يتجاوز متطلبات تقرير تقييم الحطام المداري (ODAR). ومع ذلك، فإن المشكلة تكمن في طبيعة هذه الضربات. ليست كل ضربات MMOD مدمرة بالقدر الذي تصوره مقاطع الفيديو الفيروسية عالية السرعة. كانت غالبية الثقوب التي كشفت عنها LDEF عبارة عن ثقوب صغيرة تحت المليمتر. ومع ذلك، يمكن أن تسبب هذه الثقوب الدقيقة ثانوية، حتى لو لم تدمر القمر الصناعي على الفور. الأهم من ذلك، نظراً لأن الفشل في المدار غالباً ما يكون غامضاً ويتم استنتاجه من القياس عن بعد، فقد يتم إسناد العديد من حالات الفشل بشكل خاطئ إلى الإشعاع أو البرامج أو مشكلات التصنيع، بينما قد يكون MMOD الدقيق هو السبب الحقيقي. يمكن أن تبدو مشكلات التصنيع أو اضطرابات MMOD الدقيقة التي تسبب انحرافات بمقياس المليمتر عن الأداء الأمثل متطابقة تقريباً في القياس عن بعد، مما يؤدي إلى نتائج كارثية، خاصة أثناء النشر.

لذلك، يدعو الخبراء إلى نهج يشبه علم الأوبئة، حيث يتم التركيز على مجموعات الجسيمات والتعرض بدلاً من مجرد اقترانات منفصلة. الأمر كله يتعلق بالجرعة. يمكن تشبيه مخاطر MMOD بمخاطر إشعاع ألفا وبيتا: فهي مجموعات من الجسيمات التي يجب إبعادها عن الأنظمة الحساسة. إذا كان نهج الجرعة هو العدسة الصحيحة، فإن استراتيجية الحماية الفعالة تتضمن تكبير الحماية حول الأنظمة الحيوية التي لا يمكن الاستغناء عنها، ومركزة هذه الأنظمة لضمان كفاءة الحماية. وهذا يتطلب إعادة تقييم شاملة لتصميم المركبات الفضائية والمواد، مع الأخذ في الاعتبار المواد المركبة التي لا تولد شظايا ثانوية صلبة عند الاصطدام، على عكس نظيراتها المعدنية.

إن مستقبل بيئة الحطام المداري يتجه نحو زيادة المخاطر. لا تزال الأقمار الصناعية التابعة لبرنامج الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية الدفاعية تتفكك بعد سنوات من إخراجها من الخدمة، مما يؤكد الطبيعة طويلة الأجل والمتقلبة لهذه التهديدات. تساهم ديناميكيات الصراع المتزايدة في الفضاء، وتكاثر مفاهيم الاعتراض، وعمليات الالتقاء والقرب (RPO) في تعقيد المشهد. في حين أن RPO يمكن أن تقلل الحطام عند إجرائها بشكل جيد، إلا أنها تقدم أيضاً أوضاع فشل جديدة منتجة للحطام. نحن في لحظة حرجة حيث يمكن لزيادة كبيرة في القدرة على فهم وتخفيف MMOD أن تحل المشكلة، أو يمكن أن تؤدي إلى تدهور لا رجعة فيه في بيئتنا المدارية. تتطلب هذه الحقائق الملحة إعادة تقييم شاملة لاستراتيجيات تصميم الأقمار الصناعية، وتطوير مواد جديدة، وتبني نموذج تقييم مخاطر أكثر شمولاً يركز على الجرعة، لضمان استدامة العمليات الفضائية للأجيال القادمة.

وكالة أنباء إخباري