بازتعریف زباله‌های مداری: از رویکرد آماری به رویکرد دوز برای ایمنی فضایی

ایران - خبرگزاری اخباری

بازتعریف زباله‌های مداری: از رویکرد آماری به رویکرد دوز برای تهدیدات پنهان در فضا

با پرتاب هر ماهواره به مدار زمین، بشریت بینش‌های ارزشمندی در مورد عملیات فضایی به دست می‌آورد. با این حال، این پیشرفت به طور فزاینده‌ای با یک چالش رو به رشد همراه است: تهدید موذیانه ریزشهاب‌سنگ‌ها و زباله‌های مداری (MMOD). کارشناسان صنعت اکنون اشاره می‌کنند که رویکرد کنونی برای ارزیابی ریسک MMOD، که به شدت به آمار کلی و اجتناب از برخوردهای بزرگ و قابل ردیابی متکی است، ممکن است در درک ماهیت واقعی اثرات تجمعی ذرات کوچک و ردیابی‌نشده اساساً نادرست باشد. تقاضای فزاینده‌ای برای تغییر پارادایم، حرکت از دیدگاه آماری به رویکرد «دوز»، که درک ما از خطرات تشعشع را منعکس می‌کند، برای ارزیابی واقعی تأثیر این تهدیدات فراگیر وجود دارد.

از لحاظ تاریخی، محیط فضایی نسبتاً پایدار تلقی می‌شد، با خطرات قابل پیش‌بینی مانند دما، خلاء و بار الکتریکی. ظهور ماهواره‌هایی مانند اسپوتنیک در دهه 1960، طلوع عصر فضا را نشان داد و توانایی ما را برای فعالیت در این محدودیت‌ها به نمایش گذاشت. با این حال، آنچه از آن زمان به طور چشمگیری تغییر کرده است، تراکم محض ترافیک در مدار نزدیک زمین (LEO) و «آلودگی» تدریجی با میلیون‌ها قطعه زباله مداری است که یک محیط MMOD مدرن بسیار پیچیده‌تر از همیشه ایجاد می‌کند. در حالی که «برخوردهای بزرگ» و برخوردهای فضاپیما-با-فضاپیما قابل ردیابی هستند و می‌توانند از طریق مانورها کاهش یابند، چالش واقعی در ریز-MMOD نهفته است.

ریز-MMOD، شامل اشیایی با اندازه کمتر از 3 میلی‌متر که قابل ردیابی نیستند، اکثریت قریب به اتفاق اشیاء در LEO را تشکیل می‌دهند. این حجم عظیم ذرات نامرئی یک راز عمیق را نشان می‌دهد. چگونه می‌توانیم تهدیدی را درک کنیم که نمی‌توانیم آن را ردیابی کنیم؟ مأموریت تاسیسات در معرض طولانی‌مدت ناسا (LDEF)، که بین سال‌های 1984 و 1990 پرواز کرد، واقعیت‌های شگفت‌انگیزی را فاش کرد. با مطالعه مواد و زیرسیستم‌های بازگردانده شده از فضا، یک محیط آشفته، جهت‌دار و با شار بالا آشکار شد. بیش از 30,000 ضربه MMOD در قسمت بیرونی LDEF شناسایی شد، با غلظت‌های به طور قابل توجهی بالاتر در سمت رو به جلو. این نشان می‌دهد که ماهواره‌های مدرن، به ویژه در LEO شلوغ امروزی که جمعیت زباله‌ها از سال 1990 تقریباً سه برابر شده است، می‌توانند صدها ضربه در سال را تجربه کنند.

اپراتورهای ماهواره اغلب برای تطبیق این اعداد مشکل دارند و مکرراً ادعا می‌کنند که MMOD فراتر از الزامات گزارش ارزیابی زباله‌های مداری (ODAR) عامل مهمی نیست. با این حال، مشکل در ماهیت این برخوردها نهفته است. همه برخوردهای MMOD به اندازه ویدیوهای ویروسی هایپرسرعت فاجعه‌بار نیستند. اکثر سوراخ‌های مشاهده شده در LDEF، سوراخ‌های کوچک و زیر میلی‌متری بودند. با این حال، این ریزسوراخ‌ها هنوز هم می‌توانند زباله‌های ثانویه ایجاد کنند، حتی اگر فوراً ماهواره را از بین نبرند. از همه مهم‌تر، از آنجا که خرابی‌های در مدار اغلب مبهم هستند و از طریق تله‌متری استنباط می‌شوند، بسیاری از خرابی‌ها ممکن است به اشتباه به تشعشعات، نرم‌افزار یا مشکلات ساخت نسبت داده شوند، در حالی که ریز-MMOD می‌تواند مقصر واقعی باشد. اختلالات در مقیاس میلی‌متری، چه ناشی از مشکلات ساخت و چه از ریز-MMOD، می‌توانند در تله‌متری از زمین تقریباً یکسان به نظر برسند، اما می‌توانند به نتایج فاجعه‌بار منجر شوند، به ویژه در مراحل حیاتی استقرار.

بنابراین، کارشناسان از یک رویکرد اپیدمیولوژیک حمایت می‌کنند که بر جمعیت ذرات و قرار گرفتن در معرض تمرکز دارد تا صرفاً تلاقی‌های گسسته. همه چیز در مورد دوز است. خطر MMOD را می‌توان با خطرات تشعشعات آلفا و بتا مقایسه کرد: جمعیت ذراتی که ترجیحاً نباید وارد سیستم‌های حساس شوند. اگر دوز، لنز صحیح باشد، استراتژی‌های حفاظت مؤثر روشن می‌شوند: حفاظت را در اطراف سیستم‌های حیاتی و غیرقابل جایگزین تقویت کنید و آن سیستم‌ها را برای محافظت کارآمد متمرکز کنید. این امر مستلزم ارزیابی مجدد کامل طراحی و مواد فضاپیما است، با در نظر گرفتن راه‌حل‌های مبتنی بر کامپوزیت که بر خلاف همتایان فلزی خود، در هنگام برخورد، قطعات سخت ریز-MMOD را پرتاب نمی‌کنند.

آینده محیط زباله‌های مداری به سمت تشدید خطرات پیش می‌رود. فضاپیماهای برنامه ماهواره‌ای هواشناسی دفاعی سال‌ها پس از از کار افتادن همچنان در حال «متلاشی شدن» هستند، که ماهیت بلندمدت و ناپایدار این تهدیدات را برجسته می‌کند. دینامیک‌های فزاینده درگیری در فضا، تکثیر مفاهیم رهگیر و عملیات ملاقات و نزدیکی (RPO) چشم‌انداز را پیچیده‌تر می‌کند. در حالی که RPO می‌تواند در صورت اجرای بی‌نقص، زباله‌ها را کاهش دهد، اما در صورت اجرای نادرست، حالت‌های خرابی جدید و تولیدکننده زباله را نیز معرفی می‌کند. ما در یک نقطه بحرانی قرار داریم که یک جهش قابل توجه در توانایی درک و کاهش MMOD می‌تواند مشکل را حل کند، یا تلاشی کمتر می‌تواند منجر به تخریب برگشت‌ناپذیر محیط مداری ما شود. این واقعیت‌های فوری نیازمند ارزیابی مجدد جامع استراتژی‌های طراحی ماهواره، توسعه مواد جدید و اتخاذ یک مدل ارزیابی ریسک جامع‌تر و دوزمحور برای اطمینان از پایداری عملیات فضایی برای نسل‌های آینده است.

خبرگزاری اخباری