مدارهای بالای کره زمین هر روز به انباری بزرگتر برای تکههای فلزی و پسماندهای فناوری تبدیل میشود. نگرانیها از برخورد فاجعهبار ماهوارههای فعال با این بقایا، مدیریت ترافیک فضایی را به یکی از چالشهای حیاتی قرن حاضر بدل کرده است. حالا دانشمندان با بهرهگیری از تلسکوپهای رادیویی موفق به گامی انقلابی در پایش این تهدیدات شدهاند و برای نخستین بار زبالههای ناحیههای بالا را با دقت بیسابقهای ردیابی کردهاند.
چرا مدار همگامچرخ地球 چالش اصلی است؟
مدارِ همچرخ地球 (GEO) در ارتفاع 36000 کیلومتری زمین قرار دارد و ستون فقرات ارتباطات ماهوارهای و پیشبینیهای هواشناسی جهان را تشکیل میدهد. روشهای سنتی رصد فضایی در این ارتفاع کور هستند. رادارهای زمینی فاقد حساسیت لازم برای پوشش این دامنه هستند و تلسکوپهای نوری تنها میتوانند اجسامی بزرگتر از 10 سانتیمتر را تشخیص دهند. با این حال، تکههای کوچکتر از گلوله نیز با سرعتهای کیلومتر بر ثانیه به حرکت در میآیند و برخوردشان با ماهوارههای حیاتی میتواند کل سیستمهای ارتباطی را فلج کند. این معمای فنی، دهههاست که محققان را به دنبال راهکاری جدید رانده است.
برای درک بهتر مقیاس این تهدید و تاریخچه شکلگیری زبالههای فضایی، میتوان به آرشیوهای علمی آژانسهای فضایی معتبر مراجعه کرد که نشان میدهند چگونه دهههای پرتاب بدون برنامهریزی بازیافت، مدار را به محیطی پرخطر تبدیل کرده است.
پروژه LBMR و ایدهای که «دیوانه» نامیده میشد
پروژه بینالمللی رادار چندوضعیتی با پایه طولانی یا LBMR، راهکاری را پیشنهاد کرد که در نگاه اول شبیه یک رویای محال به نظر میرسید. مهندسان این پروژه با حمایت ناتو و آژانس فضایی بریتانیا، ایدهای جسورانه را عملیاتی کردند: استفاده از تلسکوپهای رادیویی خاکی به عنوان گیرندههای پیشرفتهی پسماندهای فضایی.
در این سناریو، امواج رادیویی توسط ایستگاهی قدرتمند در آزمایشگاه لینکلن MIT در ایالات متحده به سمت مدار پرتاب میشوند. هنگامی که این امواج به تکههای پسماند برخورد میکنند، بازتاب آنها باید به سمت تلسکوپهای رادیویی واقع در سواحل دیگر اقیانوس اطلس، مانند تلسکوپ لاول در رصدخانه جدرل بانک هدایت شود. پردازش و تحلیل همزمان این بازتابها در زمین، امکان محاسبه دقیق فاصله و تغییر سرعت اجسام در لحظه را فراهم میکند.
«این ایده حدود 7 سال پیش مطرح شد. در آن زمان کاملاً شبیه یک ایده دیوانه بود، زیرا هیچ سیستم همگامسازی درستی میان داراییهای دو سوی اقیانوس نداشتیم،» مارکو مارتورلا، مهندس الکترونیک دانشگاه برمنچام و از اعضای LBMR در مستندات پروژه بیان کرده است. «اما ما به اندازه کافی جسور بودیم که ادامه دهیم.»
از آزمایشگاه MIT تا تلسکوپ لاول
همگامسازی زمانی و فرکانسی بین فرستندهی آمریکا و گیرندههای بریتانیا، یکی از مهندسیترین چالشهای این پروژه بود. موفقیت فعلی تنها نقطهی شروع مسیر است. محققان اکنون با استفاده تنها از یک آنتن، بازتاب امواج را دریافت و در لحظه پردازش کردهاند. این پیشرفت، دقت مورد نیاز برای پایش مداوم زبالههای فضایی را تأیید میکند و ثابت میکند که تجهیزات لازم برای شناسایی تکههای ریز در ارتفاعات دور دست، همین حالا در اختیار ماست.
فراتر از یک آنتن: هدف بعدی پروژه
گام بعدی تیم LBMR، استفاده همزمان از چندین تلسکوپ رادیویی برای دریافت بازتابهای یک جسم واحد است. پیادهسازی این قابلیت به محققان اجازه میدهد تا موقعیت سهبعدی تکهها را با خطای کمتری محاسبه کنند و مانورهای ماهوارهها را دقیقتر پیشبینی نمایند. ادغام دادههای این شبکه در سامانههای پایش ترافیک فضایی، نجات ماهوارههای فعال از مسیرهای پرخطر و مدیریت مأموریتهای آینده را سادهتر خواهد کرد.
آیندهی حضور بشر در فضا به اندازهی توانایی ما در پاکنگهداری آن گره خورده است. پروژههایی مانند LBMR ثابت میکنند که با تغییر کاربرد فناوریهای زیرساختی و ادغام رویکردهای نوین، میتوان بر پیچیدهترین موانع رصدی غلبه کرد. در سالهای پیشرو، انتظار میرود این شبکهی راداری-تلسکوپی از مرحلهی آزمایشگاهی خارج شده و به یک زیرساخت استاندارد جهانی برای حفظ امنیت مدارهای حیاتی تبدیل شود. با برنامهریزی برای پرتهای انبوه ماهوارههای اینترنتی، ردیابی دقیق پسماندهای کوچکتر در ارتفاعات بالا از یک انتخاب لوکس به شرط لازم برای بقای اکوسیستم مداری بدل خواهد شد.
