كيفية حرق محطة الفضاء الدولية

استغرق الأمر من وكالة ناسا وشركائها ما يقرب من أربعين رحلة بين عامي 1998 و 2010 لنقل ما يقرب من 900 ألف رطل من الوحدات المختلفة إلى المدار الذي يشكل 100 مليار دولار من محطة الفضاء الدولية. ولكن مع نهاية هذا العقد ، بعد أكثر من 30 عامًا من كسر المكون الأول لمحطة الفضاء الدولية الغلاف الجوي ، ستصل محطة الفضاء الدولية إلى نهاية عمرها التشغيلي الموقر وسيتم إيقاف تشغيلها لصالح كادر جديد يديره القطاع الخاص لمحطات البحث المدارية.

المشكلة التي تواجهها ناسا هي ما يجب فعله بمحطة الفضاء الدولية بمجرد إغلاقها رسميًا ، لأنه لا يمكننا تركها في مكانها. بدون شحنات منتظمة من المادة الدافعة المتفاعلة لإبقاء المحطة في مسارها ، سيتدهور مدار محطة الفضاء الدولية في النهاية إلى النقطة التي يكون فيها الزخم الأمامي غير كافٍ للتغلب على آثار السحب الجوي، ثم عاد إلى الأرض. لذا ، بدلاً من الانتظار حتى تخرج محطة الفضاء الدولية من المدار من تلقاء نفسها ، أو تركها في مكانها للروس لاستخدامها كممارسة هدفوبدلاً من ذلك ، ستلقي ناسا بالمحطة من على ارتفاع مثلما فعل فيدر بالباتين.

ناسا ليست غريبة على التخلص من النفايات عن طريق الحرق الجوي. لطالما اعتمدت وكالة الفضاء عليها من أجل التخلص من القمامة ، ومركبات الإطلاق المستهلكة ، والأقمار الصناعية المتروكة. تم إيقاف تشغيل كل من المحطات الفضائية الأمريكية Skylab و Mir الروسية بهذه الطريقة.

كانت Skylab أول محطة فضائية في أمريكا ، طوال 24 أسبوعًا كانت قيد الاستخدام. عندما غادر الطاقم الأخير المكون من 3 رواد فضاء في أوائل عام 1974 ، تم تعزيز المحطة مرة أخيرة إلى 6.8 ميل أبعد في مدار مقبرة طوله 289 ميلاً. كان من المتوقع أن يظل هناك حتى ثمانينيات القرن الماضي عندما أدى النشاط الشمسي المتزايد من الدورة الشمسية التي استمرت 11 عامًا إلى جرها في النهاية إلى الدخول الناري. ومع ذلك ، أخطأ علماء الفلك في تقدير القوة النسبية لهذا الحدث الشمسي ، مما دفع بزوال Skylab إلى عام 1979.

في عام 1978 ، تلاعبت ناسا بفكرة استخدام مكوكها الفضائي الذي سيكتمل قريبًا للمساعدة في دفع Skylab إلى مدار أعلى ، لكنها تخلت عن الخطة عندما أصبح من الواضح أن المكوك لن ينتهي في الوقت المناسب ، نظرًا للتسارع. جدول إعادة الدخول. كما رفضت الوكالة اقتراحا بتفجير المحطة بالصواريخ وهي لا تزال في المدار. سقطت المحطة في النهاية في 11 يوليو 1979 ، على الرغم من أنها لم تحترق في الغلاف الجوي بالسرعة التي توقعتها ناسا. تسبب هذا في بعض قطع كبيرة نوعا ما من الحطام لتجاوز هدف المحيط الهندي المقصود جنوب جنوب شرق جنوب إفريقيا وبدلاً من ذلك يهبط في بيرث ، أستراليا. على الرغم من حسابات ناسا لفرصة 1 من 152 أن قطعة من المختبر يمكن أن تصطدم بشخص ما أثناء خروجها من مدارها ، لم يتم الإبلاغ عن أي إصابات.

ذهب ديوربيت مير بشكل أكثر سلاسة. بعد 15 عامًا من الخدمة ، تم إسقاطها في 23 مارس 2001 على ثلاث مراحل. أولاً ، سُمح لمدارها بالتدهور إلى ارتفاع 140 ميلاً. بعد ذلك ، رست المركبة الفضائية Progress M1-5 – وهي عبارة عن صاروخ قابل للإلحاق مصمم خصيصًا للمساعدة في إزالة مدار المحطة – مع مير. بعد ذلك ، أشعل محركها لمدة تزيد قليلاً عن 22 دقيقة لوضع مير بدقة على مساحة بعيدة من المحيط الهادئ ، شرق فيجي.

بالنسبة للزوال الوشيك لمحطة الفضاء الدولية ، لدى ناسا خطة – أو على الأقل فكرة جيدة – لما سيحدث. “لقد أجرينا الكثير من الدراسات” ، هكذا قال كيرك شيريمان ، نائب مدير برنامج محطة الفضاء التابعة لناسا ، أخبر موقع Space.com في عام 2011. “لقد وجدنا مدارًا وتغيرًا في السرعة نعتقد أنه يمكن تحقيقه ، ويخلق أثر حطام موجود بالكامل في المياه في منطقة غير مأهولة بالسكان.”

وفقًا لمعايير ناسا – على وجه التحديد NASA-STD-8719.14A ، عملية الحد من الحطام المداري – خطر وقوع خسائر بشرية على الأرض محدود بأقل من 1 من كل 10000 (<0.0001). ومع ذلك، دراسة 1998 التي أجراها مكتب تكامل مهمة ISS اكتشفت أن العودة غير المنضبطة ستحمل احتمال إصابة غير مقبول يتراوح بين 0.024 إلى .077 (2 في 100 إلى 8 في 100). تمت مناقشة عدد من بدائل إيقاف التشغيل التي يمكن التحكم فيها على مدى عقود ، بما في ذلك دفع محطة الفضاء الدولية إلى مسافة أبعد في المدار في حالة الإخلاء غير المتوقع لطاقم المحطة.

وتابع شيريمان: “لقد عملنا على الخطط وتحديث الخطط بشكل دوري”. “لا نريد أن نكون في وضع لا يمكننا فيه إزالة مدار المحطة بأمان. لقد كان جزءًا من البرنامج منذ البداية.”

بدءًا من حوالي عام قبل تاريخ إيقاف التشغيل المخطط له ، ستسمح ناسا لمحطة الفضاء الدولية بالبدء في التدهور من مدارها الطبيعي الذي يبلغ ارتفاعه 240 ميلًا وإرسال مركبة فضائية غير مأهولة (USV) للالتحام بالمحطة والمساعدة في دفعها للخلف باتجاه الأرض. سيتم إخلاء الطاقم النهائي من محطة الفضاء الدولية قبل أن تصل المحطة مباشرة إلى ارتفاع 115 ميلًا ، وعند هذه النقطة ستطلق سفينة USV المتصلة صواريخها في سلسلة من الحروق غير المدارية لتعيين المحطة في مسار الالتقاط فوق المحيط الهادئ.

لم تستقر وكالة ناسا بعد على USV الذي سيتم توظيفه. خطة 2019 المعتمدة من قبل مجلس السلامة التابع لناسا ، في اسرع وقت ممكن، على روسكوزموس لتجهيز وإرسال مركبة فضاء بروجرس أخرى لتفعل ما فعلته مع مير. ومع ذلك ، قد لا تكون هذه السيارة متاحة بالفعل عند تعيين محطة الفضاء الدولية على الهبوط بسبب ينتهي التزام روسيا ببرنامج محطة الفضاء الدولية في عام 2024. في أبريل من العام الماضي ، بدأت وسائل الإعلام الحكومية الروسية في إحداث ضجة مفادها أن الدولة ستتخلى عن المحطة بالكامل بحلول عام 2025، من المحتمل أن يتم تجريد أجزاء من هذه المحطة لإعادة استخدامها في محطتها الوطنية القادمة وترك محطة الفضاء الدولية بدون طريقة موثوقة لكسر المدار. مركبة النقل الآلية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية أو مركبة أوريون متعددة الأغراض التابعة لوكالة ناسا ، على الرغم من أنها لا تزال قيد التطوير ، إلا أنها بدائل محتملة للتقدم.

وقالت المتحدثة ليا تشيشيير: “تواصل ناسا العمل مع شركائها الدوليين لضمان خطة إزالة المدار الآمنة للمحطة وتدرس عددًا من الخيارات”. يو بي آي عبر البريد الإلكتروني في عام 2021 ، رافضًا توضيح ما قد تستلزمه هذه الخيارات ولكنه أضاف أن أي مهمة إخراج من المدار ستكون “مشتركة من قبل شراكة محطة الفضاء الدولية وستكون حساسة للتفاوض في هذا الوقت”.

من المؤكد أن سقوط محطة الفضاء الدولية سيكون مشهداً على قدم المساواة الصخب الدولي المحيط بزوال سكايلاب، ولكن لا يزال هناك ما يقرب من عقد من الزمان وما زال هناك الكثير من العلوم التي يتعين القيام بها. بحسب ال يناير 2022 الانتقال إلى محطة الفضاء الدولية نقل:

تدخل محطة الفضاء الدولية الآن عقدها الثالث والأكثر إنتاجية من الاستخدام ، بما في ذلك تقدم البحث والقيمة التجارية والشراكة العالمية. تم تخصيص العقد الأول من محطة الفضاء الدولية للتجميع ، وخصص العقد الثاني للبحث والتطوير التكنولوجي وتعلم كيفية إجراء هذه الأنشطة بشكل أكثر فاعلية في الفضاء. العقد الثالث هو العقد الذي تهدف فيه ناسا إلى التحقق من تقنيات الاستكشاف والبحوث البشرية لدعم استكشاف الفضاء السحيق ، والاستمرار في إعادة الفوائد الطبية والبيئية للبشرية ، ومواصلة إظهار ريادة الولايات المتحدة في المدار الأرضي المنخفض من خلال الشراكات الدولية ، ووضع الأساس التجاري المستقبل في LEO.

أكثر من نصف التجارب التي يتم إجراؤها على متن محطة الفضاء الدولية في الوقت الحاضر مخصصة للمستخدمين من خارج وكالة ناسا ، وفقًا للتقرير – بما في ذلك ما يقرب من عشرين منشأة تجارية – “مئات التجارب من الوكالات الحكومية الأخرى والأوساط الأكاديمية والمستخدمين التجاريين لإعادة الفوائد إلى الأشخاص و الصناعة على الأرض “. من المتوقع أن يزداد هذا التدفق للنشاط التجاري المداري – ويتم تشجيعه بنشاط – على مدى السنوات القليلة المقبلة حتى تتمكن البشرية بشكل جماعي من تحقيق حلم جيف بيزوس في بناء مجمع أعمال متعدد الاستخدامات في مدار أرضي منخفض.