ขยะอวกาศสามารถฆ่าดาวเทียม สถานีอวกาศได้

จำนวนวัตถุที่เป็นขยะอวกาศยังคงเพิ่มขึ้นทุกปี

นักบินอวกาศเจ็ดคนบนสถานีอวกาศนานาชาติตื่นขึ้นจากข่าวไม่พึงประสงค์ในเช้าวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2564 NASA ซึ่งเป็นหน่วยงานด้านอวกาศของสหรัฐฯ รู้สึกกังวล สถานีกำลังขยายตรงไปยังพื้นที่อันตรายที่จู่ๆ ก็เต็มไปด้วยขยะ การชนกันอาจทำให้ยานอวกาศเสียหายได้ และนั่นอาจคุกคามความปลอดภัยของทุกคนที่อยู่ข้างใน NASA เตือนนักบินอวกาศให้ปกปิด

นักบินอวกาศปิดช่องว่างระหว่างส่วนต่างๆ ของ ISS และปีนเข้าไปในเรือหลบหนี จากนั้นพวกเขาก็รอ โชคดีที่พวกเขาเดินทางผ่านพื้นที่โดยไม่มีเหตุร้าย ชัดเจนทั้งหมด

ในไม่ช้า แหล่งที่มาของเศษซากทั้งหมดจะถูกเปิดเผย ก่อนหน้านั้นในวันนั้น รัฐบาลรัสเซียได้ปล่อยจรวดเพื่อระเบิดดาวเทียมดวงใหญ่ ดาวเทียมไม่ทำงานตั้งแต่ช่วงปี 1980 การเปิดตัวครั้งนี้เป็นการทดสอบเทคโนโลยีขีปนาวุธใหม่

ในขณะที่ขีปนาวุธทำงาน การระเบิดก็สร้าง “ทุ่งเศษซาก” ดาวเทียมที่แตกกระจายได้อาบพื้นที่ด้วยขยะ 1,500 ชิ้นที่ใหญ่พอที่จะมองเห็นและติดตามด้วยกล้องโทรทรรศน์ มันยังผลิตชิ้นเล็ก ๆ หลายแสนชิ้น แม้แต่ชิ้นส่วนเล็กๆ ก็สามารถเจาะรูผ่านด้านนอกของ ISS ได้ และภัยคุกคามจากดาวเทียมดวงเดียวนี้อาจคงอยู่นานหลายปี หรือไม่ก็หลายสิบปี

การแข่งขันขยะอวกาศรอบโลกสูงถึง 8 กิโลเมตร (5 ไมล์) ต่อวินาที ความเร็วในการชนสามารถสูงถึง 15 กิโลเมตรต่อวินาที หรือเร็วกว่ากระสุน 10 เท่า นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ประเมินว่าชิ้นส่วนขนาดเท่าหินอ่อนสามารถชนวัตถุอื่นด้วยแรงมากพอๆ กับลูกโบว์ลิ่งที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 483 กิโลเมตร (300 ไมล์) ต่อชั่วโมง

สถานีอวกาศนานาชาติผ่านจุดเดิมทุกๆ 93 นาทีขณะที่มันโคจรรอบโลก ในกลางเดือนพฤศจิกายนนั้น ทุกคนบนเรือกลัวผลกระทบ แต่นี่ไม่ใช่ครั้งแรกหรือครั้งสุดท้ายที่ขยะอวกาศคุกคามภารกิจ การระเบิดดังกล่าวทำให้ NASA ยกเลิกแผนเดินอวกาศในวันที่ 30 พฤศจิกายน สถานีอวกาศของจีนซึ่งมีนักบินอวกาศสามคนอยู่บนเรือต้องเปลี่ยนเส้นทางเนื่องจากดาวเทียมรัสเซีย เพียงสามวันก่อนเกิดการระเบิด ISS ได้เปลี่ยนวงโคจรเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกับขยะอวกาศที่ดาวเทียมเก่าและชำรุดเสียหาย และในวันที่ 3 ธันวาคม สถานีอวกาศนานาชาติได้เปลี่ยนเส้นทางอีกครั้งเพื่อหลีกเลี่ยงชิ้นส่วนจากดาวเทียมดวงอื่นที่ชำรุด

ขยะอวกาศเป็นภัยคุกคามที่เพิ่มขึ้น อันที่จริง ขยะเหล่านี้ “ตอนนี้เป็นปัญหาอันดับหนึ่งของผู้ที่ศึกษาการจัดการการจราจรในอวกาศ” Pat Seitzer กล่าว เขาเป็นนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนในแอนอาร์เบอร์ เขาใช้กล้องโทรทรรศน์และคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาเศษซากของวงโคจร

“เราสร้างความเสี่ยงนี้ขึ้นมาเอง” Don Pollacco กล่าว โชคดีที่เขาเสริมว่า “มีหลายสิ่งที่เราสามารถทำได้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสี่ยง” นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Warwick ในอังกฤษ Pollacco เป็นผู้ดำเนินการ Center for Space Domain Awareness แห่งใหม่ นักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่สิ่งแวดล้อมในอวกาศที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด เขาเตือนปัญหาเศษซากคุกคามอนาคตของการจราจรในอวกาศ

“ถ้าคุณไม่จัดการกับมัน ไม่ช้าก็เร็วมันก็จะตามทัน” เขากล่าว “คุณไม่สามารถเพิกเฉยได้ตลอดไป”

ติดตามถังขยะ

องค์การอวกาศยุโรปหรือ ESA ประมาณการว่าเศษซากประมาณ 36,500 ชิ้นที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตร (4 นิ้ว) ในขณะนี้โคจรรอบโลก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 ถึง 10 เซนติเมตรประมาณล้านชิ้น ยังมีขยะขนาดเล็กกว่า 300 ล้านชิ้นที่อยู่ใกล้อวกาศอีกด้วย นักวิทยาศาสตร์ใช้เรดาร์เพื่อติดตามชิ้นส่วนที่ใหญ่ที่สุด ที่เล็กที่สุด? พวกมันเล็กเกินไปที่จะวัดได้อย่างแม่นยำ

โซเวียตปล่อยดาวเทียมดวงแรกสู่อวกาศ – สปุตนิกที่ 1 – เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2500 ตั้งแต่นั้นมา รัฐบาล กองทัพ และบริษัทต่างๆ ทั่วโลกได้ส่งดาวเทียมเพิ่มอีกหลายหมื่นดวง ในปี 2020 เพียงปีเดียว มีดาวเทียมใหม่มากกว่า 1,200 ดวงเข้าสู่อวกาศ มากกว่าปีที่แล้ว จากดาวเทียมมากกว่า 12,000 ดวงที่ส่งสู่อวกาศ ESA ประมาณการว่าประมาณ 7,630 ดวงยังคงอยู่ในวงโคจร เหลือเพียง 4,800 เท่านั้นที่ยังใช้งานได้

เศษซากอวกาศเติบโตขึ้นมานานหลายทศวรรษ ส่วนใหญ่อยู่ในสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าโคจรรอบโลกต่ำหรือ LEO นั่นหมายความว่ามันโคจรรอบพื้นผิวโลกประมาณ 1,000 กิโลเมตร (620 ไมล์) ISS ยังอยู่ในวงโคจรต่ำ

เศษซากอวกาศรวมถึงวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ชิ้นส่วนจรวดที่ใช้ยกดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ มันยังรวมถึงสิ่งต่าง ๆ เช่น กรวยจมูก และที่ปิดน้ำหนักบรรทุกจากจรวดเหล่านั้น จากนั้นมีดาวเทียมที่ไม่ทำงานอีกต่อไป — หรือล้มเหลวตั้งแต่เริ่มต้น

หนึ่งคือ Envisat ซึ่งเป็นดาวเทียม ESA ที่เปิดตัวในปี 2545 เสียชีวิต 10 ปีในภารกิจตรวจสอบสภาพอากาศของโลก ซากของมันยังคงเป็นภัยคุกคามอย่างน้อย 100 ปีข้างหน้า

“มันเป็นรถขนาดใหญ่ชนกันบนท้องฟ้าที่กำลังรอให้เกิดขึ้น” พอลลาโกกังวล

เศษซากขนาดใหญ่สองสามชิ้นทำให้เกิดเศษซากอวกาศที่รู้จักมาก ในปี 2550 จีนได้ยิงขีปนาวุธเพื่อระเบิดดาวเทียมตรวจอากาศเก่าดวงหนึ่งของตน การระเบิดทำให้เกิดเศษเล็กเศษน้อยมากกว่า 3,500 ชิ้น เช่นเดียวกับก้อนเมฆขนาดมหึมาที่แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ในปี 2009 ดาวเทียมรัสเซียที่เลิกใช้แล้วชนกับดาวเทียมสื่อสารของบริษัทสหรัฐฯ สแมชอัปนี้ยังทำให้เกิดก้อนเมฆก้อนใหญ่

กระทรวงกลาโหมสหรัฐดำเนินการเครือข่ายเฝ้าระวังอวกาศ ใช้เรดาร์และกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ เพื่อติดตามเศษชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เครือข่ายนี้ติดตามชิ้นส่วนขนาดใหญ่มากกว่า 25,000 ชิ้นตามที่ NASA เมื่อโอกาสที่ชิ้นส่วนเหล่านั้นจะชนกับ ISS มากกว่า 1 ใน 10,000 สถานีอวกาศก็จะเคลื่อนออกไปให้พ้นทาง บริษัทเอกชนก็เริ่มติดตามเศษซากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ถังขยะอวกาศมีความหลากหลายมาก

ในปี 1965 นักบินอวกาศ Ed White ทำถุงมือหายระหว่างการเดินในอวกาศ นักบินอวกาศคนอื่นๆ ทำไขควงและเครื่องมืออื่นๆ หาย ชิ้นส่วนของแบตเตอรี่ระเบิดหรือถังเชื้อเพลิง — บางส่วนมีเชื้อเพลิงอยู่ในนั้น — กำลังหวืออยู่ในวงโคจร สีลอกเปลือก น็อตและสลักเกลียวก็เช่นกัน ด้วยความเร็วที่พวกมันเคลื่อนที่ ทั้งหมดล้วนเป็นอันตราย

นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถเห็นเศษชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กเท่ากับสลักเกลียว น็อต และจุดสี แต่พวกเขาศึกษารอยขีดข่วนและรอยบุบที่ทิ้งไว้บนดาวเทียมที่มีอยู่ ในระหว่างการตรวจสอบในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2564 นักบินอวกาศพบว่าแขนหุ่นยนต์ของสถานีอวกาศนานาชาติได้รับความเสียหายจากเศษซากอวกาศ แขนยังคงใช้งานได้ แต่มีรูกว้างประมาณ 0.5 เซนติเมตร (0.2 นิ้ว)

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ให้ข้อมูลมากมายจากการเผชิญหน้ากับเศษซากที่คล้ายคลึงกัน นักบินอวกาศได้เข้าเยี่ยมชมและซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์หลายครั้งในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา ทุกครั้งที่พวกเขาพบหลุมอุกกาบาตขนาดเล็กหลายร้อยหลุมในแผงโซลาร์เซลล์ สิ่งเหล่านี้ถูกทิ้งไว้โดยชนกับเศษเล็กเศษน้อย นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกรูปแบบและอุบัติการณ์ของผลกระทบเหล่านี้ ข้อมูลดังกล่าวจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ทำนายได้ไม่เพียงแค่ว่ามีชิ้นส่วนเล็กๆ เหลืออยู่ในวงโคจรกี่ชิ้น แต่ยังรวมถึงตำแหน่งที่พวกมันอยู่ด้วย

การศึกษาเศษซากอวกาศยืนยันว่าภัยคุกคามกำลังเพิ่มขึ้น Seitzer ในมิชิแกนกล่าว “มันเป็นปัญหาจริงๆ” แต่เขากังวลว่าผู้คนจะไม่เรียนรู้บทเรียนที่ถูกต้อง หลังจากเหตุการณ์ในปี 2550 ที่จีนระเบิดดาวเทียมและสร้างทุ่งซากปรักหักพังขนาดยักษ์ เขาคิดว่าผู้คนจะทำงานหนักเพื่อแก้ไขปัญหาขยะในอวกาศ “ฉันคิดว่าทุกคนจะเชื่อ”

แต่พวกเขาไม่ใช่ ดังนั้นปัญหายังคงเติบโต

บริษัทเอกชน SpaceX ได้เปิดตัว “กลุ่มดาว” ของดาวเทียมหลายสิบดวง บริษัทกำลังใช้โครงการนี้ เรียกว่า Starlink เพื่อสร้างระบบอินเทอร์เน็ตทั่วโลก แล้วประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของดาวเทียมที่ใช้งานอยู่ในอวกาศเป็นของ SpaceX บริษัทวางแผนที่จะเปิดตัวอีกหลายพันครั้ง และพวกเขาไม่ได้อยู่คนเดียว OneWeb บริษัทสื่อสารได้ประกาศแผนการที่จะเปิดตัวกลุ่มดาวเทียมของตัวเองที่มีดาวเทียม 300,000 ดวง

เมื่อบริษัทรู้ว่าดาวเทียมของตนจะบินภายในระยะ 1 กิโลเมตร (0.6 ไมล์) จากอีกดวงหนึ่ง หรือใกล้กับชิ้นส่วนของขยะในอวกาศ ก็สามารถเปลี่ยนเส้นทางดาวเทียมได้เล็กน้อย ในเดือนสิงหาคม นักวิจัยในสหราชอาณาจักรรายงานว่าดาวเทียม SpaceX Spacelink มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวหลีกเลี่ยงการชนทั้งหมดใน LEO ประมาณครึ่งหนึ่ง ในอนาคตอันใกล้นี้ พวกเขาคาดการณ์ว่าส่วนแบ่งดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเป็น 9 ในทุกๆ 10

ในฐานะที่เป็นจำนวนของดาวเทียมในเห็ดท้องฟ้า ภัยคุกคามจากการชนกับเศษซากก็จะเป็นเช่นนั้น Pallacco กล่าว “มันเป็นเรื่องสะสม” เขากล่าว “ยิ่งเราทำมันน้อยเท่าไหร่ มันก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น”

 

นักดาราศาสตร์กังวลว่าเมื่อขยะในอวกาศโตขึ้น เศษเหล่านี้จะรบกวนการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ด้วย “ถ้าคุณได้รับเพียงพอจากการชนเหล่านี้ คุณก็สามารถทำให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนสว่างไสวได้” คอนนี วอล์คเกอร์กล่าว เธอเป็นนักดาราศาสตร์ที่ NOIR Lab ของ National Science Foundation ในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา

เธอกังวลว่าเศษซากอวกาศและดาวเทียมอาจจำกัดการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของอวกาศ ขยะเหล่านั้นสามารถสะท้อนแสงได้มากจนซ่อนแสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลออกไป ขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามหาว่าเศษซากอวกาศและกลุ่มดาวบริวารในอนาคตที่ท่วมท้นอาจส่งผลต่อการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อย่างไร สำหรับหอสังเกตการณ์ที่มีความละเอียดอ่อน วอล์คเกอร์กล่าวว่า “เราต้องการท้องฟ้าที่ค่อนข้างโปร่งและไม่มีมลพิษทางแสงสูง”

ความเสี่ยงที่ไม่ชัดเจนอีกประการหนึ่งคือความเสี่ยงที่ผู้เชี่ยวชาญเรียกว่า “เคสเลอร์ซินโดรม” ในปี 1978 นักดาราศาสตร์ของ NASA Donald Kessler ได้ดูข้อมูลเกี่ยวกับเศษซากอวกาศและทำนายเป็นลางไม่ดี ในที่สุด เขากล่าวว่า LEO จะสะสมขยะอวกาศจำนวนมากจนสามารถทำให้เกิดน้ำตกได้ เขาคาดการณ์ว่าเศษจากการชนหนึ่งครั้งจะทำให้เกิดการชนกันอีกครั้ง เศษซากจากการชนเหล่านั้นจะทำให้เกิดมากขึ้น และอื่นๆ อีกมากมาย สิ่งนี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อเคสเลอร์ซินโดรมหรือเคสเลอร์เอฟเฟกต์

“เรายังไปไม่ถึง” Seitzer กล่าว เว้นแต่บริษัทเอกชน ปฏิบัติการทางทหาร และรัฐบาลด้านอวกาศจะจัดการกับปัญหาอย่างจริงจัง เขากล่าว น้ำตกดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้ “แม้ว่าเราจะไม่เพิ่มสิ่งอื่นใด การชนกันของสิ่งที่มีอยู่ในวงโคจรมากขึ้นจะสร้างเศษซากมากขึ้น”

สู่วงโคจรสุสาน!

ผู้เชี่ยวชาญบางคนกังวลว่าผู้คนจะไม่จริงจังกับปัญหาจนกว่าจะเกิดโศกนาฏกรรม

“คนส่วนใหญ่ไม่เคยมีปัญหากับปัญหาดาวเทียม” Lisa Ruth Rand นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกต เธอทำงานที่ California Institute of Technology ในพาซาดีนา “ถ้าเราต้องสูญเสียดาวเทียมที่ฝ่ายป้องกันใช้ หรือถ้ามีอะไรตกลงมาจากอวกาศ ผู้คนก็จะหวาดกลัว นั่นคือเมื่อขยะอวกาศเป็นปัญหา”

แต่อย่าพลาด เธอกล่าว เศษขยะในอวกาศเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว และเธอไม่ใช่คนแรกที่ชี้ให้เห็นสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าได้เตือนเกี่ยวกับอันตรายของมลพิษในอวกาศใกล้โลกตั้งแต่ทศวรรษ 1960

นอกจากนี้ยังมีบริษัทและนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับแนวคิดในการทำความสะอาด แต่พวกเขาต้องการกลยุทธ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าพวกเขากำลังทำความสะอาดพื้นที่ส่วนใด วอล์คเกอร์ นักดาราศาสตร์ NSF ในทูซอนกล่าว

“ยิ่งคุณบินสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งใช้เวลานาน” สำหรับดาวเทียมที่จะโคจรออก เธออธิบาย ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ใน LEO สามารถเปลี่ยนเส้นทางกลับสู่โลกเพื่อเผาผลาญในชั้นบรรยากาศ

บริษัท Astroscale ของญี่ปุ่นได้ออกแบบยานอวกาศที่จะ “จับ” ขยะอวกาศด้วยสนามแม่เหล็กและลากไปยังวงโคจรที่ต่ำกว่า จากนั้นมันจะตกลงมาและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ บริษัทได้เปิดตัวดาวเทียมคู่หนึ่งขึ้นสู่อวกาศเพื่อทดสอบเทคโนโลยีในเดือนมีนาคม 2020

Tom McCarthy กล่าวว่า “เมื่อพูดถึงเศษซากที่โคจร มีหลายวิธีในการจัดการกับสิ่งเหล่านี้ เขาเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์ที่ Motiv Space Systems ในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย แมคคาร์ธีกำลังพัฒนายานอวกาศที่สามารถซ่อมและรีไซเคิลดาวเทียมเก่าได้ เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถช่วยยืดอายุการทำงานของดาวเทียมเหล่านั้นได้ เขากล่าว

ขยะอวกาศที่อยู่ไกลออกไปอาจต้องใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างออกไป ชิ้นใหญ่ในวงโคจรค้างฟ้า – ประมาณ 36,000 กิโลเมตร (22,000 ไมล์) ขึ้นไป – สามารถส่งไปยัง “วงโคจรของสุสาน” พวกมันจะถูกผลักให้ห่างจากโลกอีก 300 กิโลเมตร (190 ไมล์) ซึ่งพวกมันจะยังคงอยู่ ห่างไกลจากจุดที่พวกมันสามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงใดๆ ได้

“ดาวเทียมสามารถเทียบท่าหรือเชื่อมต่อกับดาวเทียม geostationary แล้วนำไปยังวงโคจรการกำจัดและปล่อยมัน” McCarthy กล่าว ที่อาจจะเกิดขึ้นแล้ว ในปลายเดือนมกราคม พ.ศ. 2565 บริษัท Exoanalytic Solutions ซึ่งตรวจสอบสภาพแวดล้อมในอวกาศได้รายงานข้อสังเกตที่น่าสงสัย ดาวเทียมจีนดวงหนึ่งบินเข้าใกล้ดาวเทียมดวงใหญ่ที่ตายแล้ว และลากไปยังวงโคจรของสุสาน

ผู้เชี่ยวชาญคนอื่น ๆ กล่าวว่าแผนในการนำดาวเทียมออกจากวงโคจรต้องอยู่ในการออกแบบของยาน นั่นคือสิ่งที่ Astroscale กำลังทำอยู่ บริษัทได้พัฒนาแท่นวางแม่เหล็กเพื่อยึดกับดาวเทียมก่อนปล่อย ต่อมาเมื่อจำเป็นต้องซ่อมแซมหรือรื้อถอน สามารถส่งรถอีกคันขึ้นไปรับได้

คณะกรรมการระหว่างประเทศที่มีสมาชิกจากหน่วยงานอวกาศทั่วโลกแนะนำว่าดาวเทียมใหม่ทั้งหมดมีความสามารถในการโคจรตัวเองภายใน 25 ปี ดาวเทียมบางดวงอยู่ใกล้พอที่จะทำเช่นนั้นได้ตามธรรมชาติ คนอื่นไม่ได้ จากรายงานของ ESA เดือนกรกฎาคม 2019 พบว่ามีน้อยกว่าหนึ่งในสี่ที่สามารถลดตัวเองออกจากวงโคจรได้

Pollacco กล่าวว่านักออกแบบดาวเทียมจำเป็นต้องจัดการกับปัญหาเศษซากในอวกาศให้ดีก่อนที่จะบินขึ้น แต่ตอนนี้ เขาบอกว่า ผู้ควบคุมดาวเทียมไม่เห็นปัญหา “ทุกคนสนใจที่จะทำความสะอาดสิ่งนี้” เขากล่าว “ถ้าไม่ใช่ก็จะกลายเป็นปัญหาทั้งหมดของเรา”

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ otoku-info.com