متخصصان هشدار میدهند که پرتاب ماهوارهها و فضاپیماهای رها شده، بار غیرقابلتحملی بر زمین و مدار ایجاد میکنند
آنها از اقتصاد دایرهای فضایی که بر پایه مواد قابل بازاستفاده، طراحی بهتر، بازیابی آوارها و ابزارهای دیجیتال پیشرفته ساخته شده است، حمایت میکنند.
آثار زیستمحیطی موشکها و مأموریتهای فضایی
هر پرتاب موشکی مقادیر عظیمی از مواد ارزشمند را مصرف میکند و مقدار قابلتوجهی از گازهای گلخانهای و مواد مخرب لایه اوزون را به جو آزاد میسازد. در مقالهای که امروز (۱ دسامبر) در نشریه Chem Circularity منتشر شد، تیمی از پژوهشگران حوزه پایداری و فضا بررسی میکنند که چطور مفاهیم آشنای کاهش، بازاستفاده و بازیافت میتوانند در ماهوارهها و فضاپیماها، از مرحله طراحی اولیه و تولید تا تعمیرات در مدار و بازآفرینی در پایان عمر، ادغام شوند.
«همانطور که فعالیتهای فضایی با سرعت بیشتری پیش میروند، از سامانههای عظیم ماهوارهای تا مأموریتهای آیندهٔ روی ماه و مریخ، باید اطمینان حاصل کنیم که اکتشافات، اشتباهات زمین را تکرار نکنند»، میگوید جین شوان، نویسنده ارشد و مهندس شیمی دانشگاه سرای. «آیندهٔ واقعاً پایدار فضایی با فناوریها، مواد و سامانههایی که با یکدیگر هماهنگ عمل میکنند، آغاز میشود.»
آشغال فضایی، مدارهای قبرستان و مواد گمشده
آثار محیطزیستی پس از پایان یک مأموریت بهپایان نمیرسد. هنگامی که ماهوارهها و فضاپیماها بازنشسته میشوند، مقدار بیشتری از مواد عملاً دور ریخته میشود؛ چرا که این سیستمها به ندرت بازیافت یا بازاستفاده میشوند. بهجای آن، بسیاری از ماهوارهها بهاصطلاح «مدارهای قبرستان» منتقل میشوند یا بهعنوان تکههای آوارهای مداری باقی میمانند که میتوانند ماهوارههای فعال را مختل یا آسیب بزنند.
به گفتهٔ نویسندگان، این الگو در درازمدت قابل ادامه نیست، بهویژه که پرتابهای فضایی خصوصی و تجاری بهسرعت در حال افزایش هستند. آنها استدلال میکنند که حرکت به سوی اقتصاد دایرهای فضایی — جایی که مواد و سامانهها برای بازاستفاده، تعمیر و بازیافت طراحی میشوند — برای محافظت از آیندهٔ طولانیمدت این بخش ضروری است و به نمونههای موجود در الکترونیک شخصی و صنعت خودروسازی بهعنوان منابع باارزش راهنمایی اشاره میکنند.
«هدف ما این بود که گفتوگو دربارهٔ چرخهداری را به حوزهٔ فضا بیاوریم، جایی که این موضوع بهمدت طولانی بهدست آمده است»، میگوید جین شوان. «تفکر اقتصاد دایرهای در حال تحول مواد و تولیدات بر روی زمین است، اما بهندرت بر ماهوارهها، موشکها یا زیستمحیطهای فضایی بهکار گرفته میشود.»
بهکارگیری ۳ R در ماهوارهها، فضاپیماها و ایستگاههای فضایی
پژوهشگران پیشنهاد میکنند که ساختن اقتصاد دایرهای فضایی با ۳ R آشنا — کاهش، بازاستفاده و بازیافت — آغاز میشود. برای کاهش ضایعات، آنها توصیه میکنند که فضاپیماها و ماهوارهها به گونهای طراحی شوند که دوام بیشتری داشته و تعمیر آنها آسانتر باشد. همچنین پیشنهاد میشود ایستگاههای فضایی بهعنوان مراکز چندمنظورهای بازنگری شوند که از سوختگیری، تعمیرات در مدار فضاپیماهای میآمده و حتی تولید قطعات جدید ماهوارهای پشتیبانی کنند؛ امری که میتواند تعداد پرتابهای لازم را کاهش دهد.
برای عملیاتی کردن بازاستفاده و بازیافت فضاپیماها و ایستگاههای فضایی، بخش فضا همچنین به روشهای ایمنتری برای بازگرداندن سختافزارها نیاز دارد. نویسندگان به فناوریهایی همانند پاراشوتها و کیسههای هوا اشاره میکنند که امکان فرود نرم را فراهم میآورند، در حالی که هشدار میدهند هر قطعهی بازاستفادهشده باید تحت بررسیهای ایمنی سختگیرانه باشد، زیرا فضاپیماها و ماهوارهها در محیط فضایی تحت سایش و فشار شدید قرار میگیرند.
پاکسازی آوارهای مداری و بهکارگیری هوش مصنوعی برای محافظت از فضا
تیم همچنین خواستار بازیابی فعالتر آوارهای مداری میشود؛ بهعنوان مثال با بهکارگیری شبکهها یا بازوهای رباتیک برای بهدستگیری و بازیابی اشیای دور ریخته. این رویکرد امکان بازیافت مواد آنها را فراهم میکند و همچنین احتمال برخوردهایی که منجر به تولید آوارهای بیشتر میشوند را کاهش میدهد.
نویسندگان معتقدند که تحلیل دادهها و ابزارهای دیجیتال، از جمله سامانههای هوش مصنوعی، بهعنوان عوامل کلیدی برای بهبود پایداری عملیات فضایی شناخته میشوند. برای مثال، تحلیل دادههای تولیدشده توسط فضاپیماها میتواند به اتخاذ تصمیمات طراحی بهینهتر کمک کرده و ضایعات را کاهش دهد. علاوه بر این، شبیهسازیهای کامپیوتری میتوانند جایگزین برخی آزمایشهای فیزیکی پرهزینه و منابعبر شوند و هوش مصنوعی میتواند به فضاپیماها و ماهوارهها کمک کند تا از برخورد با آوارهای موجود اجتناب کنند.
بازنگری کل سیستم فضایی و تقویت همکاری جهانی
چون اقتصاد دایرهای فضایی نحوه عملکرد تمام بخش را تغییر میدهد، نویسندگان تأکید میکنند که این مسئله را نمیتوان با تمرکز بر بخشهای جداگانه یا فناوریهای تکنقطهای حل کرد. در عوض، آنها اعلام میدارند جامعه فضایی باید تمام سامانه را بهطور یکجا بررسی کند؛ از مواد و تولید تا عملیات در مدار و بازنشستگی.
«ما به نوآوری در هر سطحی نیاز داریم؛ از موادی که میتوانند در مدار بازاستفاده یا بازیافت شوند و فضاپیماهای مدولار که بهجای دور ریختن میتوانند ارتقا یابند، تا سامانههای دادهای که پیگیری میکنند سختافزارها چگونه در فضا پیر میشوند»، میگوید جین شوان.
«اما به همان اندازه مهم، ما به همکاری بینالمللی و چارچوبهای قانونی برای تشویق به بازاستفاده و بازیابی فراتر از زمین نیاز داریم. مرحلهٔ بعدی دربارهٔ اتصال شیمی، طراحی و حاکمیت است تا پایداری بهعنوان مدل پیشفرض برای فضا پیادهسازی شود»، میگوید جین شوان.
مرجع: «کارایی منابع و مواد در اقتصاد دایرهای فضایی» توسط Yang et al., ۱ دسامبر ۲۰۲۵، Chem Circularity.
DOI: 10.1016/j.checir.2025.100001
این تحقیق با حمایت مالی شورای مهندسی و علوم فیزیکی انگلستان (UK Engineering and Physical Sciences Research Council)، صندوق Leverhulme و صندوق مشارکت سرای‑آدلاید پشتیبانی شد.