چند ماهواره می‌توان در مدار زمین جای داد؟ و واقعاً به چند تا نیاز داریم؟

تعداد ماهواره‌های در حال گردش به دور زمین با سرعت زیادی در حال افزایش است، عمدتاً به لطف شرکت‌های خصوصی مانند اسپیس‌ایکس. اما این «ابرپیکره‌های مداری» یا مگاکانستلیشن‌ها تا کجا گسترش خواهند یافت؟ و چه پیامدهایی ممکن است به‌دنبال داشته باشند؟

در پنج سال گذشته، شمار ماهواره‌های فعال در مدار زمین بیش از دو برابر شده و احتمالاً در پنج سال آینده نیز دوباره دو برابر خواهد شد. اگرچه این فضاپیماها مزایای مهمی به همراه دارند، اما دانشمندان به‌تازگی متوجه شده‌اند که حضور گسترده آن‌ها در فضا مشکلاتی جدی ایجاد می‌کند.

پس در دهه‌های آینده باید انتظار چند ماهواره دیگر را در آسمان داشته باشیم؟ و مهم‌تر از آن، چند ماهواره بیش از حد است؟

تا ماه اردیبهشت ۱۴۰۴، حدود ۱۱,۷۰۰ ماهواره فعال به دور زمین در گردش‌اند — از ماهواره‌های جاسوسی نظامی و کاوشگرهای علمی گرفته تا شبکه‌های در حال رشد شرکت‌های خصوصی. نرخ پرتاب ماهواره‌ها نیز سال‌به‌سال در حال افزایش است.

بزرگ‌ترین عامل این رشد، صورت‌فلکی ماهواره‌ای استارلینک متعلق به اسپیس‌ایکس است که در حال حاضر حدود ۷,۵۰۰ ماهواره فعال در مدار دارد — یعنی بیش از ۶۰٪ از کل ماهواره‌های فعال در مدار زمین. طبق گفته جاناتان مک‌داول، ستاره‌شناس مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین، همه این ماهواره‌ها از اردیبهشت ۱۳۹۸ به بعد پرتاب شده‌اند.

البته شرکت‌های دیگر هم در حال توسعه پروژه‌های مشابه‌اند — مانند پروژه کویپر آمازون و پروژه هزار بادبان چین. همچنین به لطف استفاده مجدد از موشک‌ها — مانند فالکون ۹ اسپیس‌ایکس — پرتاب ماهواره‌ها آسان‌تر شده و شرکت‌های بیشتری در حال آزمایش روش‌های جدید برای پرتاب دسته‌جمعی ماهواره‌ها هستند، از جمله شلیک صدها ماهواره به فضا با استفاده از توپ‌های غول‌پیکر دوار.

این روند باعث شده پژوهشگران به این فکر بیفتند که نهایتاً چند ماهواره می‌توانند در مدار زمین باقی بمانند و چه پیامدهایی ممکن است به همراه داشته باشند.

فیونا تامسون، پژوهشگر ارشد دانشگاه دورهام بریتانیا در حوزه اخلاق فضایی، می‌گوید: «ابرپیکره‌ها قصد دارند بیشتر سطح زمین را پوشش دهند.» اما او می‌افزاید که هنوز «عدم قطعیت زیادی» درباره اندازه نهایی آن‌ها و میزان آسیب احتمالی‌شان وجود دارد.

تخمین بهترین حالت

تخمین تعداد ماهواره‌هایی که در آینده پرتاب خواهند شد کار دشواری است. به گفته آرون بولی، ستاره‌شناس دانشگاه بریتیش‌کلمبیا، شرکت‌ها در طول توسعه سامانه‌هایشان، برنامه‌های خود را دائماً به‌روزرسانی می‌کنند و بسیاری از سامانه‌های پیشنهادی هرگز عملی نخواهند شد — اما بسیاری دیگر چرا.

طبق مطالعه‌ای در سال ۱۴۰۲، بیش از ۱ میلیون ماهواره خصوصی متعلق به حدود ۳۰۰ ابرپیکره مختلف به اتحادیه بین‌المللی ارتباطات راه دور (ITU) پیشنهاد شده است. البته برخی از این طرح‌ها، مانند پروژه ۳۳۷,۰۰۰ ماهواره‌ای کشور رواندا، به احتمال زیاد هرگز اجرایی نخواهند شد.

اگرچه این عدد عظیم به نظر می‌رسد، اما عمر ماهواره‌های خصوصی معمولاً کوتاه است. مثلاً عمر متوسط یک ماهواره استارلینک حدود پنج سال است، پس از آن به زمین بازمی‌گردد و در جو می‌سوزد. بنابراین، حتی اگر تمام آن ۱ میلیون ماهواره پرتاب شوند، هم‌زمان در مدار زمین نخواهند بود.

پژوهشگران تخمین زده‌اند که ظرفیت نهایی مدار پایینی زمین (LEO)، تا ارتفاع ۲,۰۰۰ کیلومتر از سطح زمین، حدود ۱۰۰,۰۰۰ ماهواره فعال است. بالاتر از این مقدار، برخوردهای پیاپی اجتناب‌ناپذیر خواهد شد.

مک‌داول، بولی، و سایر اخترشناسان از جمله فدریکو دی‌ورونو (رصدخانه SKA) و بنجامین وینکل (موسسه ماکس پلانک آلمان) این عدد را به‌عنوان سقف واقعی برای مدار پایین زمین در نظر گرفته‌اند. مشخص نیست چه زمانی به این سقف خواهیم رسید، اما بسیاری از کارشناسان معتقدند که این اتفاق ممکن است تا پیش از سال۱۴۲۸ رخ دهد.

ابرمشکلات

با افزایش قریب‌الوقوع تعداد ماهواره‌ها، پژوهشگران سخت در تلاش‌اند تا مشکلات احتمالی را شناسایی کنند.

یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها، زباله‌های فضایی است — شامل بوسترهای موشکی و ماهواره‌های ازکارافتاده — که در مدار باقی می‌مانند و با یکدیگر برخورد می‌کنند. این برخوردها هزاران تکه آوار کوچک‌تر تولید می‌کنند که احتمال برخوردهای بعدی را بیشتر کرده و می‌توانند مدار پایین زمین را به‌کلی غیرقابل استفاده کنند. این سناریو به‌عنوان سندروم کسلر شناخته می‌شود و بسیاری از پژوهشگران هشدار می‌دهند که باید همین حالا برای جلوگیری از آن اقدام شود.

ابرپیکره‌ها همچنین تهدیدی جدی برای نجوم زمینی به‌ویژه در دو حوزه‌اند:

1. نور بازتاب‌شده از ماهواره‌ها در تصاویر تلسکوپ‌های نوری اختلال ایجاد می‌کند؛
2. تابش الکترومغناطیسی ناخواسته از ماهواره‌ها سیگنال‌های ضعیف رادیویی از منابع دوردست، مانند کهکشان‌های دور، را مخدوش می‌کند.

اگر به حد نهایی ظرفیت مدار برسیم، برخی کارشناسان نگران‌اند که سطح تداخل رادیویی، برخی از گونه‌های نجوم رادیویی را به‌کلی غیرممکن کند.

ماهواره‌ها همچنین می‌توانند محیط زیست را نیز تحت تأثیر قرار دهند — هم به‌واسطه انتشار گازهای گلخانه‌ای در پرتاب‌ها و هم به دلیل آلودگی فلزی جو فوقانی هنگام سوختن در بازگشت به زمین.

با توجه به این اثرات بالقوه، بسیاری از پژوهشگران خواهان کاهش سرعت پرتاب‌ها هستند. بولی می‌گوید:
«متوقف کردن کامل پرتاب ماهواره‌ها کارساز نیست، اما کند کردن روند و به‌تعویق انداختن رسیدن به ۱۰۰,۰۰۰ ماهواره تا زمان تدوین قوانین بین‌المللی بهتر، اقدامی منطقی است.»

آیا واقعاً به ۱۰۰,۰۰۰ ماهواره نیاز داریم؟

ماهواره‌های خصوصی به نظارت بر زمین و اتصال جوامع محروم به اینترنت پرسرعت کمک می‌کنند، اما بسیاری از کارشناسان معتقدند این مزایا در برابر ریسک‌ها ارزش چندانی ندارند.

برخی حتی تردید دارند که این فناوری‌ها سود واقعی داشته باشند یا فقط ابزار درآمدزایی شرکت‌ها باشند. فیونا تامسون می‌پرسد:
«آیا واقعاً به یک کیوب‌ست دیگر که برای گرفتن سلفی به فضا می‌رود، نیاز داریم؟ و آیا اتصال جوامع دورافتاده به اینترنت واقعاً مشکل نابرابری و فقر را حل می‌کند؟»

بسیاری از این مزایا با تعداد بسیار کمتری ماهواره نیز قابل دستیابی‌اند. این تعداد پیشنهادی بالا تنها به این دلیل است که شرکت‌های زیادی برای ارائه خدمات مشابه در حال رقابت‌اند.

بنجامین وینکل می‌گوید:
«همکاری بیشتر می‌تواند نیاز به این‌همه ماهواره را کاهش دهد — اما با توجه به وضعیت فعلی جهان، وقوع چنین همکاری‌ای بسیار بعید به نظر می‌رسد.»