كيف يمكننا حل مشكلة النفايات الفضائية؟

- خلّف نبأ تحطم صاروخ خارج عن السيطرة على القمر صدی قويا في الفترة الأخيرة، لكن ملايين القطع الصغيرة من الحطام هي التي تمثل الخطر الحقيقي، وفقاً لخبير بريطاني.

في يناير، تصدرت شركة «سبيس إكس»، التي يملكها إيلون ماسك عناوين الأخبار مرة أخرى، فقد تبين أن جزءا كبيرا من صاروخ معزز تابع لشركة الرحلات الفضائية في طريقه للاصطدام بالقمر.

ورصد عالم الفلك الأميركي، بيل غراي، الخردة الفضائية الضالة للصاروخ الذي بقي يسبح حول الأرض طوال السنوات السبع الماضية، وقد حدده على أنه الجزء العلوي من صاروخ «فالکون 9»، الذي أطلق من فلوريدا في 2015، وبعد أن استنفد وقوده ظل محاصراً في «مدار فوضوي». اغتاظ للأمر عديد من النقاد على الإنترنت ومستخدمو وسائل التواصل، ثم بعد فترة وجيزة من إعلان غراي، تعرفت مجموعة من الطلبة من مختبر سبيس للتوعية بمجال الفضاء في جامعة أريزونا على القطعة البالية من الخردة الفضائية على أنها تنتمي إلى صاروخ تشانغ إي 5 تي1، الذي أطلقته وكالة الفضاء.

ولكن متحدثا باسم وزارة الخارجية الصينية قال للمراسلين على الإثر، إن هذا غير ممكن، لأن صاروخ Change 5-T1 المعني دخل بأمان الغلاف الجوي للأرض واحترق.

في وقت كتابة هذا التقرير، أظهرت الحسابات أن الصاروخ سيصطدم بسطح القمر في 4 مارس. لكن هل يجب أن نقلق من الضرر المحتمل الذي قد يسببه؟ ليس كذلك وفقا للبروفيسور دون بولاكو، مدیر مرکز الوعي بالمجال الفضائي حديث الإنشاء في جامعة واريك.

وقال: «إنها ليست بالأمر المهم كان القمر في الواقع مكب نفايات مفيدة لأجسام مثل أجزاء من مركبات أبولو الفضائية. فبدلا من تركها تطفو حوله، تحطمت أجزاء کبری من المرحلتين الأولى والثانية على القمر».

ليس أن الأمر لا يمثل مشكلة كبيرة فحسب، بل إنه ليس مفاجئا بالنسبة إلى أولئك الذين يدرسون الأجسام في مدار الأرض.

«بمجرد ان نوجه انتباهنا الى الاحجام التي تقل عن حجم المركبة الفضائية سنجد اننا لا نراقب الاجسام على نحو واف لنعرف باستمرار ما لدينا هناك»

قال بولاكو: «هناك مدارات معينة ألقيت فيها بكل بساطة صواريخ معززة، مازال هناك نحو 50 جسما، وربما أكثر من مغامرات الفضاء العميق التي لا نتعقبها حاليا، الفضاء كبير ولكن في بعض الأحيان، يحدث شيء من هذا القبيل».

انتشال القمامة

باشر مركز التوعية بالمجال الفضائي في سبتمبر 2021 عمله من أجل دراسة التهديدات المحتملة للحطام الفضائي على أجهزة التكنولوجيا، مثل الأقمار الاصطناعية السابحة في المدار حول الأرض، ويركز العلماء بنحو خاص على تلك الموجودة في مدار أرضي منخفض، وهو ما يصنف على أن ارتفاعه يقل عن 2000 كم. يقول بولاكو إن التهديد الأكبر لا يأتي من أجسام مثل الصواريخ التي يمكن أن ترتطم بالقمر، ولكن من شظايا من الحطام أصغر بكثير منها.

وفقا لأحدث التقديرات الإحصائية التي أجرتها وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا ESA)، يوجد حاليا نحو 8000 قمر اصطناعي، تعمل أو معطلة، في المدار حول الأرض. فإذا ما قارنا ذلك بنحو 130 مليون قطعة من الحطام الفضائي التي تشغل المساحة نفسها فسيتضح لنا حجم المشكلة.

إضافة إلى ذلك، يعتقد أن جميع هذه الأجزاء باستثناء نحو 36000 منها يقل قطرها عن 10سم. هذا يجعل تعقبها صعبا بنحو خاص؛ فالأخطاء في احتساب مواقعها هي حاليا في حدود كيلومترات.

قال بولاكو: يجري تعقب معظم الأجسام الموجودة في مدار أرضي منخفض باستخدام الرادار، وهذا نابع من التاريخ، حقا. إنه ينبع من واقع أن لدينا رادارات عسكرية كبيرة بالفعل- هي فلاينغديلز مصممة لرؤية الصواريخ، يمكن استخدامها، وإن لم تكن الطريقة الأكثر فاعلية، لرصد أجسام على ارتفاع بضع مئات من الكيلومترات.

وأوضح: «بمجرد أن نوجه انتباهنا إلى الأحجام التي تقل عن حجم المركبة الفضائية، سنجد أننا لا نراقب الأجسام على نحو واف لنعرف باستمرار ما لدينا هناك. أعداد الأجسام الصغيرة، حتى تلك التي حجمها 10 سنتيمترات، غير معروفة إلا من خلال النمذجات. لم يجر التحقق من وجودها بالرصد لذا فهو وضع خطير جدا. هناك بالفعل بعض المدارات حيث توجد فرصة كبيرة للتصادم. باختصار، الأمور لن تتحسن».

نظرا إلى أن هذه القطع الصغيرة من الحطام تتحرك بسرعة تتجاوز 28000 كم/ساعة- وهذا أسرع بعشر مرات من رصاصة بندقية- فإن اصطدامها بمركبة فضائية يمكن أن يسبب أضرارا جسيمة.

إضافة إلى ذلك، ما لم يتخذ إجراء لتصحيح الوضع فسيزداد مع الوقت احتمال وقوع حدث کیسلر، وهو سيناريو كارثي سمي على اسم عالم «ناسا» دونالد کیسلر الذي اقترح النظرية أول مرة في سبعينيات القرن العشرين. إنه ينطوي على تأثير جامح منفلت يحدث بعد أن يرتطم قمر اصطناعي بكتلة من النفايات الفضائية ويتحطم إلى مئات القطع الصغيرة التي تصطدم بدورها بأقمار اصطناعية أخرى، فيتولد عن ذلك تأثير الدومينو المتسلسل. وهذا يمكن أن يجعل انطلاق الصواريخ من الأرض أمرا شديد الخطورة، أو حتى مستحيلا.

«نحن في وضع لم يفت الأوان فيه بعد. لكن ما يقلقني على الدوام هو أننا لن نأخذ الأمر على محمل الجد إلا عندما، على سبيل المثال، تتعرض مركبة فضائية تنقل أشخاصا لارتطام. ولكن حاليا يمكننا التعامل مع الأمر قبل حدوث أي شيء سيئ حقا. لكن علينا توخي الحذر لأننا إذا لم نفعل شيئا، فسيمكننا أن نتيقن أننا سنشهد حدث كيسلر بشكل من الأشكال».

● إذن ما الخيارات المتوافرة لدينا؟

قال بولاكو: أعتقد أنه مزيج من المسؤولية والالتزام بمعاهدة الفضاء الخارجي، وهذا يعني إخراج الأجسام من المدار، ودفع نوع من الرسوم عند الإطلاق حتى تتولى حكومة أو شركة إزالة المركبة الفضائية القديمة المتبقية هناك.

وبعد ذلك بالنسبة إلى بقية الأجسام التي لا تهبط من المدار نحتاج إلى معرفة مكانها، لذا فبدلا من أن تكون لدينا مربعات خطأ حجمها كيلومترات لكل مجموعة من الحطام نحتاج إلى حسابات موثوق بها أكثر.

«السيانيد على الأرجح أدى دورا رئيسيا في نشأة الحياة على الأرض وقد يساعدنا على العثور على حياة في الفضاء»

«المادة الكيميائية قد تدفع الى حدوث تفاعلات تنتج جزئيات عضوية»

على الرغم مما اشتهر به كمادة مميتة تصنع على شكل أقراص يتناولها الجواسيس بعد أسرهم في أفلام التشويق والإثارة، الأرجح أن السيانيد ساعد على تطور الحياة على الأرض. إضافة إلى ذلك اكتشف كيميائيون من معهد سكريبس للأبحاث في الولايات المتحدة الأميركية أن البحث عن علامات على وجوده على كواكب غريبة قد يساعدنا على العثور على حياة في مكان آخر في الكون.

وجد العلماء أن المركب الكيميائي الذي يحتوي على ذرة كربون مرتبطة بذرة نتروجين، ربما أتاح حدوث بعض التفاعلات الأيضية الأولى على الأرض التي أوجدت مركبات ذات أساس کربوني من ثاني أكسيد الكربون. التفاعلات الأيضية هي تفاعلات تولد الطاقة من الطعام وهي ضرورية لضمان استمرارية الحياة.

قال المؤلف الرئيس للدراسة رامانارایانان کریشنامورثي أستاذ الكيمياء المساعد في المعهد: «عندما نبحث عن علامات الحياة - سواء على الأرض المبكرة أو على كواكب أخرى- فإن بحثنا يستند إلى الكيمياء الحيوية التي نعرف أنها موجودة في أشكال الحياة التي نعرفها حاليا. وحقيقة أن هذه التفاعلات الأيضية يمكن أن تحدث بفضل السيانيد تظهر أن الحياة يمكن أن تكون مختلفة تماما عن ذلك».

لتحقيق هذا الاكتشاف ركز الفريق على مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تجمع بين ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين المركبات الأكثر تعقيدا الضرورية للحياة، والمعروفة باسم دورة حمض الكربوكسيل (أو الأحماض ثلاثية الكربوكسيل) العكسية.

تستخدم بعض البكتيريا هذه الدورة، لكنها تعتمد على استخدام بروتينات معقدة لم تكن موجودة على الكوكب قبل أربعة بلايين سنة.

«مزجنا هذه الجزيئات معا، وانتظرنا، وحدث التفاعل تلقائي»

كما أظهرت دراسات سابقة أن بعض المعادن يمكن أن تؤدي إلى التفاعلات نفسها في ظل ظروف شديدة الحرارة وشديدة الحمضية، قاد الحدس فريق سكريبس إلى التفكير بأن مادة كيميائية أخرى قد تكون قادرة أيضا على أن تفعل ذلك، ولكن في ظل الظروف الأقل تطرفا التي سادت على الأرض في بداية تكوينها.

كانوا يعرفون أن السيانيد كان موجودا في الغلاف الجوي في ذلك الوقت، لذلك صمموا مجموعة من التفاعلات التي يمكن أن تستخدم السيانيد لإنتاج جزيئات عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون، ثم اختبروها في المختبر.

قال كريشنا مورثي: كان الأمر مخيفا لشدة بساطته. لم يتطلب الأمر منا أن نفعل أي شيء. مزجنا هذه الجزيئات معا، وانتظرنا وحدث التفاعل تلقائيا.

ورغم أن التجربة لا تقدم دليلا على أن السيانيد كان شريكا في هذه العملية على الأرض المبكرة، فإنها تقدم طريقة جديدة للتفكير في أصل الحياة، وربما وسيلة جديدة للبحث عن الحياة على كواكب أخرى.