انهيار مفصل بشكل مؤلم لكيفية خطط ناسا لتدمير محطة الفضاء الدولية

تعد محطة الفضاء الدولية (ISS) أيامها، حيث يلوح التقاعد في المختبر المداري في غضون بضع سنوات فقط. لأكثر من 20 عامًا، كانت المحطة الفضائية بمثابة موطن لرواد الفضاء في مدار أرضي منخفض، لكنها ستواجه زوالها قريبًا عندما تغوص عبر الغلاف الجوي لتترك وراءها أجزاء صغيرة من إرث مبدع.

تعد وكالة ناسا خطة لإخراج محطتها الفضائية المحبوبة من مدارها في عام 2030، وإرسالها عبر الغلاف الجوي للأرض حيث سيحترق معظمها من حرارة العودة. نظرت وكالة الفضاء، جنبًا إلى جنب مع شركائها الدوليين، في عدة خيارات مختلفة وقامت بتضييق نطاقها بناءً على الجدوى والتكلفة. وبعد جهد دام سنوات، قررت وكالة ناسا دعوة القطاع الخاص إلى تصميم مركبة فضائية من شأنها أن تجر المحطة الفضائية نحو موتها الناري.

محطة الفضاء الدولية هي صبي كبير، تحمل الرقم القياسي لأكبر هيكل من صنع الإنسان في الفضاء. ويبلغ طوله 357 قدمًا (109 مترًا)، أي ما يعادل حجم ملعب كرة قدم تقريبًا، وسيكون أكبر جسم يتم إخراجه من مداره على الإطلاق. لن يكون إسقاط محطة الفضاء الدولية أمرًا سهلاً، والتأكد من أن أجزائها المتبقية تهبط بعيدًا عن المناطق المأهولة هو التحدي الرئيسي. فيما يلي تفصيل لكيفية تخطيط وكالة ناسا وشركائها لجلب المحطة الفضائية إلى مثواها الأخير.

لماذا تتخلى ناسا عن محطة الفضاء الدولية؟

بدأت ناسا وشركاؤها في تجميع المحطة الفضائية في عام 1998. وكانت محطة الفضاء الدولية بمثابة منصة محورية للبحث العلمي وعروض التكنولوجيا الجديدة في الجاذبية الصغرى التي غالبًا ما تُستخدم على الأرض. وإلى جانب مساهماتها العلمية والتكنولوجية، تحمل المحطة الفضائية أهمية ثقافية وسياسية، حيث تعمل كرمز للتعاون الدولي والسلام. وقد استضافت مئات من رواد الفضاء الذين أكملوا أكثر من 270 عملية سير في الفضاء مثيرة. كما أنها تمثل مثالًا رائدًا للشراكة الدولية بين وكالات الفضاء في الولايات المتحدة وروسيا وأوروبا واليابان وكندا. تمت زيارة محطة الفضاء الدولية من قبل رواد فضاء من 18 دولة مختلفة، وقد صمدت أمام اختبار الزمن باعتبارها برنامج استكشاف الفضاء الأكثر تعقيدًا من الناحية السياسية.

للأسف، يجب أن تنتهي جميع الأشياء الجيدة. أصبحت محطة الفضاء الدولية قديمة، وقد أثر البلى الناتج عن التواجد في الفضاء على المحطة الفضائية. كما أن تقاعدها يفسح المجال أمام الاستخدام التجاري للمدار الأرضي المنخفض، حيث تقوم الشركات الخاصة بتصميم محطاتها الفضائية الخاصة لتتولى المهمة بعد محطة الفضاء الدولية.

وافقت روسيا على مواصلة نشر رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية حتى عام 2028 بينما تقوم ببناء محطة فضائية خاصة بها في المدار. منذ إنشائها، استضافت المحطة الفضائية بشكل مستمر رائد فضاء واحد على الأقل من ناسا ورائد فضاء روسكوزموس. على مر السنين، قامت مركبات سويوز وبروغريس الروسية بالعديد من مهمات الطاقم والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية. من المرجح أن تقوم وكالة الفضاء الروسية بإعداد مركباتها الفضائية وروادها للمغادرة قبل حفل التقاعد، مما يعني أن ناسا ستكون بمفردها إلى حد كبير لهذه المهمة المهمة.

إن تفكيك محطة الفضاء الدولية ليس عمليا. وقال ماركو لانجبروك، المحاضر في الديناميكا الفلكية بجامعة دلفت التقنية في هولندا، لموقع جيزمودو عبر البريد الإلكتروني: “لم تكن المحطة مصممة على الإطلاق بحيث يمكن تفكيكها مرة أخرى”. “أعتقد أن الخطة الحالية هي الخيار الوحيد المتاح.”

استغرق التجميع الأولي للمحطة الفضائية 27 مهمة باستخدام مكوك الفضاء التابع لناسا والمتقاعد الآن. إن تفكيك محطة الفضاء الدولية شيئًا فشيئًا سيتطلب قدرًا كبيرًا من الجهد من قبل وكالة ناسا ووكالات الفضاء الدولية وروادها، بالإضافة إلى وجود مركبة فضائية كبيرة بما يكفي لإعادة تلك الأجزاء إلى الأرض.

“إن أي جهد تفكيك لفصل المكونات الفردية وإعادتها بأمان (مثل الوحدات) سيواجه تحديات لوجستية ومالية كبيرة، مما يتطلب على الأقل عددًا مكافئًا من (السير في الفضاء) من قبل طاقم المحطة الفضائية، وتخطيطًا مكثفًا من قبل أفراد الدعم الأرضي، ومركبة فضائية ذات وكتبت وكالة ناسا في تقرير حديث: “قدرة مماثلة لمساحة الشحن الكبيرة للمكوك الفضائي، والتي لا وجود لها حاليًا”.

وأضافت وكالة الفضاء أنها بصدد وضع خطة للحفاظ على بعض العناصر الأصغر من محطة الفضاء الدولية. هذا يجعل الكثير من معانيها؛ المحطة مليئة بالتذكارات والتحف التي تستحق الحفاظ عليها.

كيف ستخرج ناسا من مدار محطة الفضاء الدولية؟

وبدلاً من السماح للمحطة الفضائية بالتعثر في طريقها نحو الأرض في عملية إعادة دخول غير منضبطة، سيتعين على وكالة ناسا وشركائها استهداف منطقة نائية غير مأهولة في المحيط كنقطة هبوط لأي حطام متبقي. وتقبل الممارسة القياسية لتخفيف الحطام المداري نسبة خطر وقوع إصابات بشرية تقل عن 0.0001 (1 من كل 10.000).

قبل أن تتم عملية الخروج من المدار، سيتم إفراغ محطة الفضاء الدولية من جميع البضائع المنقولة التي يمكن نقلها مرة أخرى إلى الأرض. وسيتعين على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية أيضًا إخلاء المحطة الفضائية قبل خروجها من مدارها، مما يترك المختبر المداري فارغًا لأول مرة منذ عقود.

تبدأ عملية إعادة الدخول الخاضعة للتحكم دائمًا بتخفيض مدار المركبة الفضائية. ستكون الخطوة الأولى للعودة إلى الغلاف الجوي هي إلغاء المدار الدوري الذي يؤدي إلى زيادة الحروق التي تحافظ على موقع المختبر على ارتفاع حوالي 250 ميلاً (400 كيلومتر) فوق مستوى سطح البحر. وفي نهاية المطاف، سوف يتراجع مدار المحطة إلى أقل من 150 ميلاً (250 كيلومترًا)، وفقًا لانغبروك. من المرجح أن يستمر هذا التدهور المداري الطبيعي لعدة أشهر، مما يؤدي تدريجيًا إلى انخفاض محطة الفضاء الدولية بسبب السحب الجوي.

بعد ذلك، كلفت وكالة الفضاء SpaceX بتصميم مركبة جديدة لإزالة المدار لالتحام بمحطة الفضاء الدولية وسحب المحطة الفضائية بشكل أساسي لإجراء سلسلة من عمليات حرق المدار لخفض مدارها إلى أبعد من ذلك. وكانت وكالة ناسا قد اقترحت في السابق استخدام مركبة الشحن الفضائية الروسية “Progress” لإخراج محطة الفضاء الدولية من مدارها. في مارس، أصدرت وكالة الفضاء مقترح ميزانيتها لعام 2024، والتي تضمنت 180 مليون دولار لتطوير قدرة إزالة المدار لمحطة الفضاء الدولية بحلول نهاية عام 2030. وفي ذلك الوقت، قدرت وكالة ناسا أن تكلفة القطر على محطة الفضاء الدولية ستبلغ حوالي مليار دولار.

تبلغ قيمة عقد SpaceX الذي تم منحه مؤخرًا 843 مليون دولار، والذي سيغطي تطوير المركبة ولكنه لا يشمل تكلفة إطلاقها. لم تشارك الشركة تفاصيل تصميم قاطرة الفضاء الخاصة بها، وليس من الواضح ما إذا كان بإمكانها إعادة استخدام مركبة Dragon الفضائية أو بناء مركبة مختلفة تمامًا خصيصًا لهذه المهمة الدقيقة. لن تنجو المركبة الجديدة باهظة الثمن من مهمة الخروج من المدار، لذا فهي تستخدم لمرة واحدة لمركبة فضائية تبلغ قيمتها مليار دولار تقريبًا.

وكتبت ناسا: “بينما ستقوم الشركة بتطوير المركبة الفضائية ديوربيت، ستتولى ناسا الملكية بعد التطوير وستقوم بتشغيلها طوال مهمتها”. “إلى جانب المحطة الفضائية، من المتوقع أن تتفكك بشكل مدمر كجزء من عملية إعادة الدخول.”

وبمساعدة قاطرتها الجديدة تمامًا، ستحتاج محطة الفضاء الدولية إلى تنفيذ عملية حرق كبيرة لإعادة الدخول لاستهداف موقع إعادة الدخول بدقة، مما يضمن الهبوط المتحكم فيه عبر الغلاف الجوي لإدارة أثر الحطام. يجب أن تكون مناورة الدفع قوية بما يكفي لجلب المركبة الفضائية إلى مدار بيضاوي الشكل، أو مسار بيضاوي الشكل، بحيث يلتقطها الغلاف الجوي بشكل صحيح، وفقًا لتوبياس ليبس، المدير الإداري لشركة الديناميكا الهوائية للأقمار الصناعية Hyperschall Technologie Göttingen في ألمانيا. .

وقال ليبس لموقع Gizmodo: “إذا كانت لديك مناورة قوية بما يكفي لخفض مستوى الحضيض (الحد الأدنى للارتفاع) إلى الصفر، فإن عدم اليقين بشأن توزيع شظاياك على الأرض يلعب دورًا أصغر”. “إذا كنت تقبل ارتفاع الحضيض الأعلى، فإن منطقة الهبوط المحتملة، والتي تشمل جميع حالات عدم اليقين، تصبح أكبر وأكبر.”

ويقدر خبير إعادة الدخول أن حوالي 40% من محطة الفضاء الدولية سوف تنجو من رحلتها الساخنة عبر الغلاف الجوي، لكن وكالة ناسا سيكون لديها سيطرة كافية على منطقة الهبوط. بمعنى آخر، نعم يمكن أن تتساقط كمية كبيرة من المواد من الفضاء، ولكن من المحتمل ألا تكون قريبة من المناطق المأهولة بالسكان، ومن هنا تأتي الخطة المفصلة للتحكم في متى وأين تدخل محطة الفضاء الدولية مرة أخرى عبر الغلاف الجوي للأرض.

وبمجرد هبوط المحطة الفضائية إلى ارتفاع أقل من 60 ميلاً (100 كيلومتر)، ستبدأ في التفكك أثناء عودتها عبر الغلاف الجوي، وفقًا لانغبروك. وقال لانغبروك: “من المحتمل أن تنكسر العناصر الخارجية مثل الألواح الشمسية والهوائيات أولاً، ثم ينقسم الهيكل الرئيسي للمحطة إلى أجزاء”. “سوف تحترق معظم هذه الأجزاء، ولكن من المرجح أن تظل بعض الأجزاء الأكثر كثافة وضخامة، مثل موانئ الإرساء وأجزاء من هيكل الجمالون، على قيد الحياة.”

سوف تصطدم محطة الفضاء الدولية بالغلاف الجوي بسرعة تصل إلى 17500 ميل في الساعة (28000 كيلومتر في الساعة). أثناء هبوطه القاتل، سيبدأ الهيكل الشهير في التشويه، وسيبدأ مخططه المألوف في التفكك قطعة قطعة، مع انحناء المعدن تحت الضغط. من المرجح أن تشكل الأجزاء التي تنجو من العودة ما بين 10 إلى 20% من الكتلة الإجمالية لمحطة الفضاء الدولية. وهذا يزيد عن 180.000 رطل (81.646 كيلوجرامًا) من المواد، وهذا هو السبب في أن إعادة الدخول المتحكم فيها أمر أساسي.

في عام 1973، تحللت أول محطة فضاء أمريكية سكاي لاب وتفككت في الغلاف الجوي للأرض، مما أدى إلى تناثر الحطام عبر المحيط الهندي وغرب أستراليا. حسبت وكالة ناسا أن هناك احتمالًا بنسبة 1 من 152 أن تصطدم الشظايا المتبقية بالأشخاص على الأرض. ولحسن الحظ، لم يتم الإبلاغ عن وقوع إصابات. قد تكون احتمالات اليوم مختلفة بعض الشيء، حيث تقبل متطلبات المخاطر العالمية خطر وقوع ضحية واحد من كل 10000 في كل حدث إعادة دخول.

قد يبدو هذا واضحًا، لكن كلما كان الجسم أصغر حجمًا، قل عدد الشظايا التي تبقى على قيد الحياة عند العودة. وقال ليبس: “الاختلافات في سلوك الزوال هي أن الأجسام الأصغر ترى تدفقات حرارة أعلى لأن نصف قطر انحناء التدفق حولها أصغر، وبالتالي تقترب الصدمة، ومن ثم يصبح نقل الحرارة أكبر”. “بالنسبة للأجسام الأكبر حجمًا، يزداد القصور الذاتي الحراري، وبالتالي تصبح أقل قابلية للإزالة، وفي مرحلة ما يكون من المستحيل زوال جسم ما تمامًا.” وبعبارة أخرى، فإن الأجسام الأصغر حجمًا تكون محاطة بإحكام أكبر بالحرارة الناتجة عن عودة الدخول، بينما تصبح الأجسام الأكبر حجمًا أكثر صعوبة في التفكك نظرًا لأن احتراق عودة الدخول يكون بعيدًا عن الأجسام.

سوف تتناثر شظايا محطة الفضاء الدولية المتبقية في منطقة فارغة في جنوب المحيط الهادئ والتي أصبحت تعرف باسم مقبرة المركبات الفضائية، مع دفن الكثير من الأقمار الصناعية الميتة في قاع المحيط (بما في ذلك محطة مير الفضائية الروسية في عام 2001). تقع المنطقة النائية من المحيط الهادئ، والتي تسمى بوينت نيمو، بين نيوزيلندا وأمريكا الجنوبية، وهي أبعد مكان عن اليابسة.

من الصعب أن نفكر في محطة الفضاء الدولية المحبوبة وقد انقسمت إلى أجزاء ودُمرت في المحيط الهادئ، لكن إرثها سيدوم أكثر بكثير من شظاياها المحترقة. يشير تدمير المحطة الفضائية إلى نهاية حقبة، ويمثل بداية حقبة جديدة تميل أكثر نحو تسويق الفضاء. ومع هذا العصر الجديد، من المقرر أن يخضع مدار الأرض لتغييرات كبيرة.

لمزيد من رحلات الفضاء في حياتك، تابعنا على X (Twitter سابقًا) وقم بوضع إشارة مرجعية على صفحة رحلات الفضاء المخصصة لـ Gizmodo.