پاکسازی زباله‌های فضایی با ماهواره کم‌هزینه دانشجویی

این ماهواره که SBUDNIC نام دارد از یک بادبان پلاستیکی ساده سود می‌برد که برای افزایش کشش جوی و تسریع در ورود مجدد خود از آن استفاده می‌کند.

اکنون گزارش شده است که این ماهواره مکعبی کوچک پس از 445 روز در مدار زمین بر فراز ترکیه سوخته است. ورود مجدد آن به جو زمین در روز سه‌شنبه‌8 اوت، پایان موفقیت‌آمیز یک آزمایش کم‌هزینه با هدف کاهش زباله‌های فضایی را پنج سال زودتر از برنامه رقم زده است.

SBUDNIC؛ راه حلی با بودجه کم

این ماهواره با ابعاد 10 در 10 در 10 سانتی‌متر یکی از کوچکترین و ارزان‌ترین ماهواره‌هایی بود که تا به حال به فضا فرستاده شده بود و تنها حدود 10 هزار دلار قیمت داشت.

این ماهواره با استفاده از مواد در دسترس و ساده مانند 48 باتری قلمی ساخته شده بود که سال گذشته با موشک شرکت اسپیس‌ایکس به مدار زمین رفت.

در این پروژه مارکو کراس فارغ‌التحصیل دانشگاه براون و ریک فلیتر عضو هیئت علمی این دانشگاه به عهمراه گروهی متشکل از دانشجویان این دانشگاه از رشته‌های گوناگون، سخت کوشیدند تا مشکل رو به رشد زباله‌های فضایی را حل کنند.

یکی از ویژگی‌های کلیدی SBUDNIC یک بادبان پلاستیکی ساخته شده از کاپتون پلی‌آمید است. این بادبان که مانند یک چتر در فاصله 520 کیلومتری زمین باز شد، به ماهواره اجازه داد تا سریعتر از حد انتظار به جو زمین بازگردد.

سلیا جیندال از اعضای این گروه و سرپرست پروژه توضیح داد که هدف این بود که روش‌های ارزان‌تری برای خارج کردن زباله‌های فضایی به نمایش بگذارد. وی گفت: این ماهواره نشان داد که ما می‌توانیم این کار را انجام دهیم. برنامه‌های مهمی وجود دارد که می‌توانیم برای مبارزه با مشکل زباله‌های فضایی که مقرون‌به‌صرفه هم هستند، اجرا کنیم.

هدف اصلی SBUDNIC این بود که نشان دهد زباله‌های فضایی را می‌توان با استفاده از دستگاه‌های خارج کردن از مدار که به هیچ پیشرانه یا مکانیزم پیچیده‌ای نیاز ندارند، کاهش داد.

پژوهشگران از کاپتون پلی‌آمید، ماده‌ای که معمولاً در عایق‌سازی فضاپیماها استفاده می‌شود برای ساخت این بادبان مخصوص استفاده کردند.

تاثیر بر کاهش زباله‌های فضایی

پیامدهای این آزمایش مفهومی موفقیت آمیز می‌تواند در مبارزه با زباله‌های فضایی قابل توجه باشد.

دهرج گنجیکونتا از اعضای گروه پژوهش در سال 2022 و مدیر برنامه SBUDNIC، این پروژه را با راه‌حل‌های گران‌تر و پیچیده‌تر برای زباله‌های فضایی مانند فضاپیماهای یدک‌کش یا توردار برای خارج کردن زباله‌های فضایی از مدار زمین مقایسه کرد.

وی با تمجید از SBUDNIC به دلیل رویکرد کم هزینه و ساده‌اش برای مقابله با مشکل زباله‌های فضایی گفت که SBUDNIC شگفت انگیز است، زیرا از یک بادبان ساده 30 دلاری استفاده می‌کند که می‌تواند به ماهواره‌ها متصل شود و طول عمر مداری آنها را کاهش دهد.

ناسا گزارش داده است که بیش از 27 هزار قطعه زباله مداری یا زباله‌های فضایی توسط شبکه جهانی نظارت فضایی وزارت دفاع آمریکا نظارت می‌شود. بدترین سناریو، انفجار ماهواره‌ها است که یک مجموعه رویدادهای زنجیره‌ای را به راه می‌اندازد و به ماهواره‌های دیگر در همان مدار برخورد می‌کند. چیزی که مارکو کراس مهندس ارشد توسعه SBUDNIC هشدار می‌دهد که ما باید آماده باشیم.

موفقیت چشمگیر

اغلب ماهواره‌ها پس از انجام ماموریت خود به طور متوسط 25 سال در مدار زمین باقی می‌مانند. این در حالی است که در راستای قانون جدید کمیسیون ارتباطات فدرال برای خارج کردن ماهواره‌ها از مدار طی 5 سال، ماهواره SBUDNIC موفقیت بسیار سریعی را نشان داد.

کاهش ارتفاع SBUDNIC به طور قابل مشاهده‌ای تصاعدی بود و در نهایت به دلیل گرمای زیاد ایجاد شده حاصل از ورود مجدد و پرسرعت به جو زمین، سوخت. آخرین موقعیت SBUDNIC در ارتفاع 146 کیلومتری زمین ثبت شد.

پژوهشگران می‌گویند یک فعالیت خورشیدی ممکن است به نزول سریع SBUDNIC کمک کرده باشد، اما تأثیر دقیق آن هنوز در دست مطالعه است.

یک تجربه غیرمعمول

SBUDNIC که در محوطه دانشگاه براون ایجاد شد و به عنوان بخشی از دوره طراحی سیستم‌های فضایی توسعه یافت، در یک سال توسط حدود 40 دانشجو از رشته‌های مختلف مانند مهندسی، اقتصاد و مجسمه‌سازی ساخته شد.

ریک فلیتر، دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه براون در مورد این پروژه می‌گوید: از نظر عمق یادگیری در این پروژه، این همان تجربه‌ای است که فکر می‌کنم دانشجویان برای آن به براون می‌آیند.

تمام ماهواره‌های قابل مقایسه و هم‌دوره با SBUDNIC هنوز در مدار زمین هستند که گواهی بر کارایی و طراحی قابل توجه SBUDNIC دارد.

موفقیت این پروژه نه تنها یک دستاورد آکادمیک بلکه یک گام مهم رو به جلو در فناوری فضایی است که راه حلی کم هزینه و عملی برای یک چالش فوری جهانی ارائه می‌دهد.