تشير الأبحاث الجديدة إلى أن انتشار الأقمار الصناعية الضخمة قد يساهم في التلوث الجوي بما يتجاوز قضية الحطام الفضائي المثيرة للقلق بالفعل. تسلط الدراسة الضوء على الأضرار المحتملة التي تلحق بالغلاف الجوي للأرض من إعادة دخول المركبات الفضائية ومراحل الصواريخ، فضلاً عن زيادة خطر تأثير النفايات الفضائية على الكوكب.
وفقًا لدراسة ما قبل النشر على ArXiv، فإن إعادة دخول المركبات الفضائية تحقن كميات كبيرة من المواد في الغلاف الجوي المتوسط والغلاف الحراري السفلي، مما قد يضعف طبقة الأوزون للأرض. في انتظار مراجعة النظراء، يضيف هذا البحث إلى مجموعة متزايدة من الاستفسارات الأكاديمية حول الآثار البيئية لزيادة النشاط الفضائي. تفرق الدراسة بين "النفايات الفضائية"، التي تُعرَّف على أنها مواد من صنع الإنسان واردة وتأثيراتها على الغلاف الجوي للأرض، و الحطام الفضائي الذي يدور في المدار.
يشير البحث، الذي قاده علماء من جامعة Technische Universität Braunschweig، إلى أن إعادة دخول "المعادن الانتقالية" مثل التيتانيوم والنحاس - المستخدمة بشكل شائع في المركبات الفضائية ومراحل الصواريخ - قد تؤدي إلى "آثار ضارة طويلة الأجل على الغلاف الجوي مثل استنفاد الأوزون والتأثيرات الإشعاعية والتغيرات في تكوين السحب، إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء". تشير الورقة أيضًا إلى استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم في الأجهزة الفضائية، مع اقتراح العلماء إجراء مزيد من الدراسة حول التأثير المحتمل للألمنيوم.
أكد ليونارد شولتز، الباحث في جامعة Technische Universität Braunschweig، على الحاجة إلى فهم حجم المشكلة، بما في ذلك تحديد النفايات الفضائية التي تنجو من إعادة الدخول وتؤثر على الأرض. وقال شولتز لـ SpaceNews: "إن الزيادة في المواد التي يتم حقنها في الغلاف الجوي للأرض غير مسبوقة حقًا". "نحن نرى الآن الآثار الأولى لعصر جديد في الأنشطة الفضائية، عصر الأقمار الصناعية الكبيرة. يجب أن يركز البحث حقًا على الآثار المحتملة التي يمكن أن تحدثها هذه المواد على طبقة الأوزون".
وأشار شولتز إلى أن المخاطر المرتبطة كبيرة، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من التحقيق. يشير البحث إلى أن تدفق "النفايات الفضائية" قد تضاعف أكثر من الضعف بين عامي 2020 و 2024، مدفوعًا بشكل أساسي بالمواد من المركبات الفضائية. إن التأثير البيئي لإعادة دخول المركبات الفضائية يتجاوز الآن تأثير النيازك. وتقول الورقة: "هذا يدل على أن بداية عصر الأقمار الصناعية الكبيرة هو العامل الدافئ لزيادة إعادة دخول النفايات الفضائية إلى الغلاف الجوي". وقال شولتز: "إن السماح لهذه التجربة غير المنضبطة على غلافنا الجوي بالاستمرار أمر غير مستحسن". "يجب أن نعمل على تقليل مدخلات الكتلة إلى الغلاف الجوي الآن، مع الحفاظ على القدرة على مواصلة استخدام واستكشاف الفضاء.
يدعو شولتز إلى التعاون بين العلماء والصناعة لتحقيق هذه الأهداف، قائلاً "الخطوة الأولى هي مشاركة البيانات، على سبيل المثال حول تكوين المركبات الفضائية. في حين أن بعض أعضاء الصناعة قد ساعدونا بشكل كبير من خلال مشاركة هذه البيانات، فإن الكثيرين غير مستعدين للقيام بذلك".
شارك شولتز أيضًا في دراسة منفصلة، بقيادة روبن وينغ من معهد لايبنيز لفيزياء الغلاف الجوي، فحصت إعادة الدخول غير المنضبط للمرحلة العليا من SpaceX Falcon 9. ركزت هذه الدراسة على التلوث الناتج عن إعادة الدخول، وتتبع عمودًا من بخار الليثيوم بعد تفكك المرحلة فوق وسط أوروبا. وجد الباحثون "أدلة قوية" تربط عمود الليثيوم بحدث Falcon 9، مما يدعم المخاوف من أن حركة المرور الفضائية قد تلوث الغلاف الجوي العلوي. وخلص وينغ وزملاؤه المؤلفون في الورقة إلى أن "هذا الاكتشاف يدعم المخاوف المتزايدة من أن حركة المرور الفضائية قد تلوث الغلاف الجوي العلوي بطرق لم يتم فهمها بالكامل بعد". "قد يؤدي النمو المستمر في عمليات إطلاق وإعادة دخول الأقمار الصناعية إلى آثار تراكمية، مع آثار على التركيب الجوي والتفاعلات المناخية على المدى الطويل".
يقوم فريق وينغ حاليًا بتطوير نظام ليدار جديد للحطام الفضائي متعدد المعادن لتتبع العناصر المختلفة في الغلاف الجوي المتوسط. "نأمل أنه من خلال إجراء ملاحظات طويلة الأجل لنسب الليثيوم/الصوديوم، يمكننا تحديد حجم تأثير إعادة دخول الحطام الفضائي على الغلاف الجوي." سيسمح الليدار أيضًا بالدراسة المنهجية للمعادن الأخرى، بما في ذلك النحاس والتيتانيوم والألمنيوم، التي يحتمل أن تكون مرتبطة بصناعة الفضاء.
أقر وينغ بصعوبة التقييم النهائي لآثار الكوكب: "ببساطة، نحن لا نعرف ما يكفي بعد. هناك حاجة إلى مزيد من البحث. ومع ذلك، أود أن أقول إن هناك قلقًا واقعيًا بشأن كيمياء الغلاف الجوي الأوسط"، قال وينغ، "خاصة طبقة الأوزون، مع إدخال الكثير من المواد والعناصر غير الموجودة بشكل طبيعي في الغلاف الجوي." كما سلط الضوء على تأثير عادم الصواريخ على الغلاف الجوي. وقال وينغ: "إن حقن بخار الماء والوقود والحطام والعناصر الأخرى المرتبطة بإطلاق الصواريخ يمكن أن يصبح مصدر قلق كبير إذا استمرت اتجاهات الإطلاق الحالية".