فكرة جديدة يمكن أن تحول الحطام الفضائي إلى مركبة فضائية مستقبلية

ويحذر الخبراء من أن عمليات إطلاق الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية المهملة تشكل عبئًا لا يمكن تحمله على الأرض والمدار.

إنهم يدافعون عن اقتصاد الفضاء الدائري المبني على مواد قابلة لإعادة الاستخدام، وتصميم أفضل، واستعادة الحطام، والأدوات الرقمية المتقدمة.

التأثير البيئي للصواريخ والمهمات الفضائية

يستهلك كل إطلاق صاروخي كميات كبيرة من المواد القيمة ويطلق كميات كبيرة من غازات الدفيئة والمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في الغلاف الجوي. في بحث نشر اليوم (1 ديسمبر) في المجلة الدائرية الكيميائيةيستكشف فريق من الباحثين في مجال الاستدامة والفضاء كيف يمكن دمج الأفكار المألوفة المتمثلة في التخفيض وإعادة الاستخدام وإعادة التدوير في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، بدءًا من التصميم والتصنيع المبكرين وحتى الإصلاح في المدار وإعادة الاستخدام في نهاية العمر.

"مع تسارع النشاط الفضائي، بدءًا من المجموعات الضخمة من الأقمار الصناعية وحتى الكواكب القمرية المستقبلية المريخ يقول المؤلف الكبير والمهندس الكيميائي جين شوان من جامعة ساري: "يجب علينا التأكد من أن الاستكشاف لا يكرر الأخطاء التي ارتكبت على الأرض. إن مستقبل الفضاء المستدام حقًا يبدأ مع عمل التقنيات والمواد والأنظمة معًا".

النفايات الفضائية، ومدارات المقبرة، والمواد المفقودة

لا تنتهي البصمة البيئية بمجرد اكتمال المهمة. وعندما يتم إحالة الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية إلى التقاعد، يتم التخلص من المزيد من المواد بشكل فعال، لأن هذه الأنظمة نادراً ما يتم إعادة تدويرها أو إعادة استخدامها. وبدلاً من ذلك، يتم تحويل العديد من الأقمار الصناعية إلى ما يسمى "مدارات المقبرة" أو تبقى كقطع من الحطام المداري التي يمكن أن تعطل الأقمار الصناعية النشطة أو تلحق بها الضرر.

ووفقاً للمؤلفين، فإن هذا النمط غير قابل للتطبيق على المدى الطويل، خاصة مع التزايد السريع لرحلات الفضاء الخاصة وعمليات الإطلاق التجارية. ويجادلون بأن التحرك نحو اقتصاد الفضاء الدائري - حيث يتم تصميم المواد والأنظمة لإعادة الاستخدام والإصلاح وإعادة التدوير - أمر ضروري لحماية مستقبل قطاع الفضاء على المدى الطويل، ويشيرون إلى سوابق في مجال الإلكترونيات الشخصية وصناعة السيارات كمصادر قيمة للتوجيه.

يقول شوان: "كان دافعنا هو نقل الحديث عن الدائرية إلى مجال الفضاء، حيث طال انتظاره". "يعمل تفكير الاقتصاد الدائري على إحداث تحول في المواد والتصنيع على الأرض، لكنه نادرًا ما يتم تطبيقه على الأقمار الصناعية أو الصواريخ أو المواطن الفضائية."

تطبيق 3 Rs على الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية والمحطات الفضائية

يقترح الباحثون أن بناء اقتصاد فضائي دائري يبدأ بالعناصر الثلاثة المألوفة، وهي التخفيض وإعادة الاستخدام وإعادة التدوير، كما يقول المؤلفون. ولخفض النفايات، يوصون بتصميم المركبات الفضائية والأقمار الصناعية لتكون أكثر متانة وأسهل في الإصلاح. ويقترحون أيضًا إعادة تصور المحطات الفضائية كمراكز متعددة الأغراض تدعم إعادة التزود بالوقود، وإصلاح المركبات الفضائية الزائرة في المدار، وحتى تصنيع مكونات الأقمار الصناعية الجديدة، مما قد يقلل من عدد عمليات الإطلاق المطلوبة.

ولجعل إعادة استخدام وإعادة تدوير المركبات الفضائية والمحطات الفضائية عمليا، سيحتاج قطاع الفضاء أيضا إلى طرق أفضل لإعادة الأجهزة بأمان. يسلط المؤلفون الضوء على تقنيات مثل المظلات والوسائد الهوائية التي تتيح الهبوط السلس، مع التحذير من أن أي أجزاء يُعاد استخدامها يجب أن تخضع لفحوصات سلامة صارمة، نظرًا لأن المركبات الفضائية والأقمار الصناعية تتعرض لتآكل شديد وإجهاد في البيئة الفضائية.

تنظيف الحطام المداري واستخدام الذكاء الاصطناعي لحماية الفضاء

ويدعو الفريق أيضًا إلى استعادة أكثر نشاطًا للحطام المداري، على سبيل المثال من خلال نشر شبكات أو أذرع آلية لالتقاط واسترجاع الأجسام المهملة. وهذا النهج من شأنه أن يجعل من الممكن إعادة تدوير المواد الخاصة بهم وسيقلل أيضًا من احتمالية الاصطدامات التي تولد المزيد من الحطام.

يقول المؤلفون إن تحليل البيانات والأدوات الرقمية، بما في ذلك أنظمة الذكاء الاصطناعي، تم تحديدها كعوامل تمكين رئيسية لعمليات فضائية أكثر استدامة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تحليل البيانات الناتجة عن المركبات الفضائية إلى توجيه خيارات تصميم أفضل وتقليل النفايات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحل عمليات المحاكاة الحاسوبية محل بعض الاختبارات الفيزيائية المكلفة والمستهلكة للموارد، ويمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية على تجنب الاصطدام بالحطام الموجود.

إعادة النظر في نظام الفضاء بأكمله وبناء التعاون العالمي

ولأن اقتصاد الفضاء الدائري من شأنه أن يغير كيفية عمل القطاع بأكمله، يؤكد المؤلفون على أن المشكلة لا يمكن حلها من خلال التركيز على أجزاء معزولة أو تقنيات فردية. وبدلا من ذلك، يزعمون أن مجتمع الفضاء يجب أن يفحص النظام بأكمله في وقت واحد، من المواد والتصنيع إلى العمليات في المدار والتقاعد.

يقول شوان: "نحن بحاجة إلى الابتكار على كل المستويات، بدءًا من المواد التي يمكن إعادة استخدامها أو إعادة تدويرها في المدار، والمركبات الفضائية المعيارية التي يمكن ترقيتها بدلاً من التخلص منها، إلى أنظمة البيانات التي تتتبع عمر الأجهزة في الفضاء".

"ولكن بنفس القدر من الأهمية، نحتاج إلى التعاون الدولي وأطر السياسات لتشجيع إعادة الاستخدام والتعافي خارج الأرض. وتدور المرحلة التالية حول ربط الكيمياء والتصميم والحوكمة لتحويل الاستدامة إلى النموذج الافتراضي للفضاء."

المرجع: "كفاءة الموارد والمواد في اقتصاد الفضاء الدائري" بقلم يانغ وآخرون، 1 ديسمبر 2025، الدائرية الكيميائية.
دوى: 10.1016/j.checir.2025.100001

تم دعم هذا البحث بتمويل من مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية في المملكة المتحدة، وصندوق ليفرهولم، وصندوق الشراكة بين ساري وأديلايد.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.