بيئة الفضاء

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يُعدّ علم البيئة الفضائية فرعًا من فروع علم الملاحة الفضائية وهندسة الطيران والفضاء وفيزياء الفضاء ، ويهدف إلى فهم ومعالجة الظروف السائدة في الفضاء التي تؤثر على تصميم وتشغيل المركبات الفضائية. أما علم الطقس الفضائي ، وهو موضوع ذو صلة ، فيتناول العمليات الديناميكية في النظام الشمسي الأرضي التي قد تؤثر على المركبات الفضائية، كما قد تؤثر أيضًا على الغلاف الجوي والأيونوسفير والمجال المغناطيسي الأرضي ، مما يُحدث أنواعًا أخرى من التأثيرات على التقنيات البشرية.

قد تنجم التأثيرات على المركبات الفضائية عن الإشعاع ، والحطام الفضائي ، واصطدام النيازك ، ومقاومة الغلاف الجوي العلوي، والشحن الكهروستاتيكي للمركبات الفضائية . وقد تم اعتماد استراتيجيات تخفيف متنوعة.

إشعاع

يأتي الإشعاع في الفضاء عادةً من ثلاثة مصادر رئيسية:

  1. أحزمة فان ألين الإشعاعية
  2. أحداث البروتونات الشمسية والجسيمات الشمسية النشطة ؛ و
  3. الأشعة الكونية المجرية .

في المهمات طويلة الأمد، قد تُلحق الجرعات العالية من الإشعاع أضرارًا بالمكونات الإلكترونية والخلايا الشمسية. ومن المخاوف الرئيسية أيضًا "التأثيرات الفردية" الناجمة عن الإشعاع، مثل اضطرابات الأحداث الفردية . عادةً ما تتجنب المهمات المأهولة أحزمة الإشعاع، وتقع محطة الفضاء الدولية على ارتفاع أقل بكثير من المناطق الأكثر تضررًا في هذه الأحزمة. خلال الظواهر الشمسية النشطة ( كالتوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية )، يمكن أن تتسارع الجسيمات إلى طاقات عالية جدًا، وتصل إلى الأرض في غضون 30 دقيقة فقط (لكنها تستغرق عادةً عدة ساعات). تتكون هذه الجسيمات بشكل رئيسي من البروتونات والأيونات الأثقل، والتي قد تُسبب أضرارًا إشعاعية، واضطرابات في الدوائر المنطقية، بل وحتى مخاطر على رواد الفضاء. ستواجه المهمات المأهولة للعودة إلى القمر أو السفر إلى المريخ تحديات كبيرة تتعلق بالسلامة الإشعاعية، نتيجةً لأحداث الجسيمات الشمسية، بالإضافة إلى المساهمة الكبيرة للأشعة الكونية الخلفية منخفضة المستوى في الجرعات الإشعاعية . في المدارات القريبة من الأرض، يحمي المجال المغناطيسي للأرض المركبات الفضائية من جزء كبير من هذه المخاطر - وهي عملية تسمى الحماية المغناطيسية الأرضية .

حطام

يمكن أن تصطدم الحطام الفضائي والنيازك بالمركبات الفضائية بسرعات عالية، مما يُسبب أضرارًا ميكانيكية أو كهربائية. يبلغ متوسط ​​سرعة الحطام الفضائي 10 كم/ث (22,000 ميل/ساعة؛ 36,000 كم/ساعة) [ 1 ] ، بينما متوسط ​​سرعة النيازك أعلى بكثير. على سبيل المثال، تتحرك النيازك المصاحبة لزخات شهب البرشاويات بمتوسط ​​سرعة 58 كم/ث (130,000 ميل/ساعة؛ 210,000 كم/ساعة) [ 2 ] . دُرست الأضرار الميكانيكية الناجمة عن اصطدامات الحطام من خلال مهمات فضائية، بما في ذلك مهمة LDEF ، التي سُجل فيها أكثر من 20,000 اصطدام خلال مهمتها التي استمرت 5.7 سنوات [ 3 ] . تشمل الشذوذات الكهربائية المرتبطة بحوادث الاصطدام مركبة أوليمبوس الفضائية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي فقدت التحكم في وضعها أثناء زخات شهب البرشاويات عام 1993. [ 4 ] حدث شيء مماثل مع المركبة الفضائية لاندسات 5 [ 5 ] خلال زخات شهب البرشاويات عام 2009. [ 6 ]      

الشحن الكهروستاتيكي

ينشأ الشحن الكهروستاتيكي للمركبات الفضائية نتيجةً لبيئة البلازما الساخنة المحيطة بالأرض. تسخن البلازما الموجودة في منطقة المدار الثابت بالنسبة للأرض أثناء العواصف المغناطيسية الأرضية الفرعية الناجمة عن اضطرابات الرياح الشمسية. تتجمع الإلكترونات "الساخنة" (ذات طاقات في نطاق الكيلو إلكترون فولت ) على أسطح المركبات الفضائية، ويمكنها توليد جهود كهروستاتيكية تصل إلى رتبة الكيلو فولت. ونتيجةً لذلك، قد تحدث تفريغات كهربائية، وهي معروفة بأنها مصدر العديد من الشذوذات في المركبات الفضائية.

استراتيجيات التخفيف

تشمل الحلول التي ابتكرها العلماء والمهندسون، على سبيل المثال لا الحصر، حماية المركبات الفضائية، و" تحصين " الأنظمة الإلكترونية، وأنظمة كشف التصادم المختلفة. ويتضمن تقييم التأثيرات أثناء تصميم المركبات الفضائية تطبيق نماذج بيئية متنوعة، بما في ذلك نماذج حزام الإشعاع، ونماذج تفاعل المركبة الفضائية مع البلازما، ونماذج الغلاف الجوي، وذلك للتنبؤ بتأثيرات السحب التي قد تواجهها المركبة في المدارات المنخفضة وأثناء دخولها الغلاف الجوي.

غالباً ما يتداخل هذا المجال مع تخصصات الفيزياء الفلكية ، وعلوم الغلاف الجوي ، وفيزياء الفضاء ، والجيوفيزياء ، وإن كان ذلك عادة مع التركيز على التطبيق.

تدير حكومة الولايات المتحدة مركزًا للتنبؤ بالطقس الفضائي في بولدر، كولورادو . ويُعدّ هذا المركز (SWPC) جزءًا من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ( NOAA )، وهو أحد المراكز الوطنية للتنبؤ البيئي (NCEP) التابعة لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية (NWS).

قانون

يجري النظر في تطبيق القانون البيئي في قانون الفضاء ، وقد أصبح هذا الأمر قضيةً بالغة الأهمية في ضوء تزايد الحطام الفضائي ، [ 7 ] إلا أن البيئة الفضائية كقضية تفتقر إلى إطار تنظيمي. [ 8 ]

البيئة الفضائية

إن حماية البيئة الفضائية هي حركة ترى أن الفضاء ليس خالياً من الحاجة إلى التنظيم والحماية، وقد حظيت باهتمام متزايد من قبل عدد متزايد من الأكاديميين، [ 9 ] مثل موريبا جاه . [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "النيازك والحطام المداري: التأثيرات على المركبات الفضائية (منشور مرجعي لوكالة ناسا 1408)" (PDF) .
  2. ↑ "ها هي شهب البرشاويات قادمة! "
  3. ↑ اصطدام الحطام المداري بالمركبة الفضائية
  4. ↑ القصة المحزنة لأوليمبوس 1 ( مؤرشفة بتاريخ 28 سبتمبر 2011 في أرشيف الإنترنت)
  5. ↑ "Landsat 5 يعاني من عطل" .
  6. ↑ "وابل شهب البرشاويات لعام 2009" .
  7. ↑ ستيواردسون، لوسي (2 سبتمبر 2020). "الحطام الفضائي: مبادئ القانون البيئي كركائز أساسية تمهد الطريق للتنظيم" . e-legal (بالفرنسية) . تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2024 .
  8. ↑ بويل، آلان (2013). "الفضاء الخارجي والقانون البيئي الدولي" . في: هوب، ستيفان؛ فريلاند، ستيفن (محرران). في السماء كما على الأرض؟ تفاعل القانون الدولي العام بشأن التنظيم القانوني للفضاء الخارجي . معهد قانون الطيران والفضاء بجامعة كولونيا / المركز الألماني لعلوم الطيران والفضاء. ص 357-382 . تاريخ الاطلاع: 5 نوفمبر 2024 . 
  9. ↑ لورانس، آندي؛ راولز، ميريديث ل.؛ جاه، موريبا؛ بولي، آرون؛ فرونو، دي؛ غارينغتون، سيمون؛ كرامر، مايكل؛ لولر، سامانثا؛ لوينثال، جيمس؛ ماكدويل، جوناثان؛ مكاوغريان، مارك (22 أبريل 2022). "حجة حماية البيئة الفضائية" . مجلة نيتشر أسترونومي . 6 (4): 428-435 . arXiv : 2204.10025 . Bibcode : 2022NatAs...6..428L . doi : 10.1038/s41550-022-01655-6 . ISSN 2397-3366 . S2CID 248300127. تاريخ الاسترجاع : 25 مايو 2022 .  
  10. ↑ وود، دانييل (7 أبريل 2021). "وجهات نظر مختبر الإعلام: حماية البيئة الفضائية مع موريبا جاه - مختبر الإعلام بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا" . مختبر الإعلام بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه في 3 فبراير 2022 .