رسم توضيحي لقمر صناعي دمره الحطام الفضائي.
سيؤدي انخفاض الغلاف الجوي في الغلاف الجوي العلوي إلى زيادة مخاطر اصطدام الأقمار الصناعية بتلوث الفضاء.
وفقًا لدراسة حديثة أجرتها هيئة المسح البريطاني لأنتاركتيكا ، فإن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض سيؤدي إلى انخفاض طويل المدى في كثافة الهواء على ارتفاعات عالية. ستقلل هذه الكثافة المنخفضة من السحب على الأجسام التي تدور بين 2 و 90 كيلومتر في الغلاف الجوي العلوي ، مما يطيل عمر الحطام الفضائي ويزيد من احتمال اصطدام الحطام بالأقمار الصناعية.
قد تؤدي الاصطدامات إلى مشاكل خطيرة إذا تم تدمير الأقمار الصناعية ، التي تكلف مليارات الدولارات ، لأن المجتمع أصبح يعتمد أكثر فأكثر على الأقمار الصناعية لأنظمة الملاحة والاتصالات المتنقلة ومراقبة الأرض.
الدراسة التي نشرت مؤخرا في المجلة خطابات البحوث الجيوفيزيائية، أول تقدير واقعي لتغير المناخ في الغلاف الجوي العلوي على مدار الخمسين عامًا القادمة. على الرغم من أن العديد من الدراسات قد فحصت التغييرات التي قد تحدث في الغلاف الجوي السفلي والوسطى ، إلا أنه كان هناك القليل من الأبحاث في المواقف التي تحدث على ارتفاعات أعلى.
A تقارير علمية وجدت الدراسة أن هناك حوالي 5,000 قمر صناعي نشط وغير صالح في مدار أرضي منخفض - يصل ارتفاعه إلى 2,000 كيلومتر - اعتبارًا من مارس 2021 ، وقد زاد هذا العدد بنسبة 50٪ خلال العامين الماضيين. هناك العديد من الشركات التي تخطط لإضافة آلاف أخرى في العقد القادم. بمجرد إيقاف التشغيل ، تستمر الأقمار الصناعية في الدوران ولكنها تتباطأ تدريجياً بسبب السحب الجوي ، مما يقلل من ارتفاعها المداري حتى تحترق في الغلاف الجوي السفلي. تنصح المبادئ التوجيهية الحالية التي وضعتها لجنة تنسيق الحطام الفضائي المشتركة بين الوكالات بأن يتأكد مشغلو السواتل من أن السواتل التي تم إيقاف تشغيلها ستخرج من المدار في غضون 25 عامًا ، لكن كثافة الغلاف الجوي المنخفضة ستحدث أخطاء في التخطيط والحسابات.
على عكس الغلاف الجوي السفلي ، كان الجو الأوسط والعلوي يبرد. وهذا يؤدي إلى انخفاض في الكثافة مع تداعيات عملية على مقاومة الأجسام مثل الأقمار الصناعية المهجورة والحطام المرتبط بالبعثات الفضائية على تلك الارتفاعات. مع انخفاض السحب ، يتم تمديد عمر هذه الأجسام ، وتبقى الأجسام في المدار لفترة أطول وهناك خطر أكبر من الاصطدام بالأقمار الصناعية النشطة وكذلك مع الحطام الفضائي الآخر.
استخدمت إنغريد كنوسن ، الزميلة البحثية المستقلة في NERC في هيئة المسح البريطاني لأنتاركتيكا ، نموذجًا عالميًا للغلاف الجوي بالكامل يصل ارتفاعه إلى 500 كم لمحاكاة التغيرات في الغلاف الجوي العلوي حتى عام 2070. وقارنت توقعاتها بالبيانات الخمسين الماضية و وجدت أنه حتى في ظل سيناريو الانبعاثات المستقبلية المعتدلة ، فإن متوسط التبريد المتوقع والانخفاض في كثافة الغلاف الجوي العلوي يبلغ ضعف قوته التي شوهدت في الماضي.
يقول كنوسن: "التغييرات التي رأيناها بين المناخ في الغلاف الجوي العلوي على مدار الخمسين عامًا الماضية وتوقعاتنا للخمسين عامًا القادمة هي نتيجة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. من المهم بشكل متزايد فهم كيفية تأثير تغير المناخ والتنبؤ به على هذه المناطق ، لا سيما بالنسبة لصناعة الأقمار الصناعية وصانعي السياسات الذين يشاركون في وضع المعايير لهذه الصناعة ".
وتابعت قائلة: "لقد أصبح الحطام الفضائي مشكلة سريعة النمو لمشغلي الأقمار الصناعية بسبب مخاطر الاصطدامات ، والتي يؤدي الانخفاض طويل الأمد في كثافة الغلاف الجوي العليا إلى تفاقمها. آمل أن يساعد هذا العمل في توجيه الإجراءات المناسبة للسيطرة على مشكلة تلوث الفضاء والتأكد من أن الغلاف الجوي العلوي يظل مورداً قابلاً للاستخدام في المستقبل ".
هناك أكثر من 30,000 قطعة حطام يمكن تتبعها في مدار أرضي منخفض قطره أكبر من 10 سم و 1 مليون جسم حطام أكبر من 1 سم وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية.
من المتوقع أيضًا أن يتغير الغلاف الأيوني - الجزء المشحون من الغلاف الجوي العلوي - جزئيًا نتيجة لزيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون ولكن أيضًا بسبب التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض. من المهم فهم توزيع الإلكترونات في الأيونوسفير لتصحيح الأخطاء التي تدخلها في قياسات مستوى سطح البحر المعتمدة على الأقمار الصناعية والمستخدمة لرصد المناخ. تم العثور على أكبر التغييرات في عدد الإلكترونات متوقعًا في أمريكا الجنوبية وجنوب المحيط الأطلسي وغرب إفريقيا. توصي الدراسة بإجراء مزيد من الدراسات لمراقبة هذه التغييرات وبناء صورة من أجل التحكم في التأثيرات على تطبيقات البيانات المعتمدة على الأقمار الصناعية.
المراجع: "إسقاط واقعي لتغير المناخ في الغلاف الجوي العلوي في القرن الحادي والعشرين" بقلم إنغريد كنوسن ، 21 سبتمبر 23 ، خطابات البحوث الجيوفيزيائية.
دوى: 10.1029 / 2022GL100693
"الأبراج الضخمة التابعة للأقمار الصناعية تخلق مخاطر في المدار الأرضي المنخفض والغلاف الجوي وعلى الأرض" بقلم آرون سي بولي ومايكل بايرز ، 20 مايو 2021 ، تقارير علمية.
DOI: 10.1038/s41598-021-89909-7
