حلول ناسا المبتكرة لتنظيف الحطام الفضائي بكفاءة

يقترح تحليل البيانات الجديدة ناسا وربما وجد حلفاؤها طرقًا أكثر فعالية من حيث التكلفة للتعامل مع مشكلة الحطام المداري المتزايدة مما كان يعتقد سابقًا.

أصدر مكتب التكنولوجيا والسياسات والاستراتيجية التابع لناسا تقريرًا جديدًا يزود قيادة الوكالة برؤية جديدة حول كيفية تحديد المخاطر التي يشكلها الحطام المداري.

وقالت مؤسسة ويدن، التي تقود OTPS التابعة لناسا: “لقد أدى النشاط المتزايد في مدار الأرض إلى جلب كل شيء بدءًا من الاتصالات الأرضية الأسرع إلى فهم أفضل للمناخ المتغير”. “هذه الفرص المزدهرة تؤدي إلى بيئة فضائية مزدحمة بشكل متزايد. هذه الدراسة هي جزء من مهمة ناسا لتحسين فهمنا لتلك البيئة بسرعة، على النحو المبين في استراتيجية استدامة الفضاء التي أصدرتها ناسا مؤخرًا، من خلال تطبيق عدسة اقتصادية على هذه القضية الحاسمة.

تقرير، تحليل التكلفة والفوائد لتخفيف الحطام المداري ورصده ومعالجتهتتمثل المرحلة الثانية من عمل مكتب OTPS في معالجة أوجه عدم اليقين التقنية والاقتصادية المرتبطة بالحطام المداري.

توضح محاكاة الحطام المداري حول الأرض عدد المواد الموجودة في المنطقة المتزامنة مع الأرض. الائتمان: ناسا ODPO

تطورات التقارير السابقة

OTPS تقرير المرحلة الأولى، الذي تم نشره في عام 2023، قدم معلومات أولية لصانعي السياسات الذين يسعون إلى تحليل التكلفة والفوائد للإجراءات العلاجية للحطام المداري، بما في ذلك نقل المواد أو إزالتها أو إعادة استخدامها. يعمل التقرير الجديد على تحسين جودة تقييمات المخاطر التي يتعرض لها المركبات الفضائية بسبب الحطام المداري. تغطي هذه التقديرات الجديدة كل شيء بدءًا من أكبر الحطام في الفضاء وحتى الشظايا التي يبلغ حجمها ملليمترًا. يوسع التقرير أيضًا تركيز فرق OTPS ليشمل إجراءات للتخفيف من إنشاء قمامة جديدة ومراقبة القمامة الموجودة.

“تسمح لنا هذه الدراسة بالبدء في الإجابة على السؤال التالي: ما هي الإجراءات الأكثر فعالية من حيث التكلفة التي يمكننا اتخاذها لمعالجة مشكلة الحطام المداري المتزايدة؟” وقال رائد الفضاء ناسا جيريكو لوك، المؤلف الرئيسي للتقرير. “من خلال قياس كل شيء بالدولار، فهي مقارنة مباشرة لمركبة فضائية تقوم بعمل درع لتتبع قطع صغيرة من الحطام أو إزالة 50000 قطعة صغيرة من الحطام لإزالة 50 قطعة كبيرة من الحطام.”

أساليب مبتكرة لقياس المخاطر

يختلف تقرير OTPS الجديد عن دراسات الحطام المداري السابقة من حيث أنه يقيم بشكل مباشر المخاطر التي يشكلها الحطام الفضائي بدلاً من وكلاء المخاطر مثل عدد قطع الحطام الموجودة في المدار. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحدد المخاطر بالدولار – تكاليف النمذجة من المشغلين الذين يقومون بمناورة المركبات الفضائية لتجنب الحطام، والتعامل مع الاقتراب، والأضرار أو الخسائر الناجمة عن تأثير الحطام. تحاكي الدراسة كيفية تطور بيئة الحطام المداري على مدار 30 عامًا.

تقييم الاستراتيجيات الفعالة من حيث التكلفة

في المجمل، قارنت الدراسة فعالية التكلفة لأكثر من 10 إجراءات مختلفة يمكن اتخاذها للحد من مخاطر الحطام المداري، مثل التدريع، أو مراقبة الحطام الصغير، أو معالجة الحطام الكبير. وفي نهاية المطاف، يأمل الفريق في تقييم فعالية التكلفة لمجموعات مختلفة من الإجراءات، المعروفة باسم المحافظ.

ويلخص تحليل التقرير الإجراءات المنطقية التي اتخذها مجتمع الفضاء تاريخياً للنظر في أساليب فعالة من حيث التكلفة لدعم استدامة الفضاء. على سبيل المثال، يقدر التقرير أن بعض طرق معالجة القمامة قد تكون ذات قيمة مثل الحد من القمامة. ويقدر أيضًا أن الإيقاف السريع للمركبة الفضائية المعطلة هو وسيلة فعالة من حيث التكلفة للحد من المخاطر. يمكن لمثل هذه النتائج أن تزود قادة ناسا ومجتمع الفضاء باعتبارات جديدة عند التعامل مع مشكلة الحطام المداري.

الخطط المستقبلية والوصول العام

تخطط OTPS لإصدار رمز البحث المستخدم لإعداد الدراسة علنًا. ويخطط فريق البحث لمواصلة عمله على فهم الحطام المداري والنهج المختلفة للتعامل معه وسيعمل على تبادل معرفته مع أصحاب المصلحة.