نابودی 99 درصد از ماهواره ها تنها با یک انفجار هسته ای در فضا

محققان آمریکایی هشدار داده اند که انفجار یک بمب هسته ای در فضا می تواند بیش از این باشد ۹۹ درصد ماهواره های مدار پایین زمین ۱۵ روز تعطیل.

گزارش کردن سرویس هوافضای تکناکبیش از 13000 ماهواره در مدار پایین زمین کار می کنند و بخش مهمی از زیرساخت های ارتباطی جهان را تشکیل می دهند. این ماهواره ها خدمات مختلفی مانند پیش بینی آب و هوا، ارتباط تلفنی، انتقال داده و اینترنت ماهواره ای را ارائه می دهند. با این حال، یک مطالعه جدید نشان می دهد که همه این زیرساخت ها ممکن است در برابر یک انفجار هسته ای در فضا بسیار آسیب پذیر باشند.

در یک مطالعه جدید، محققان دانشگاه ویسکانسین مدیسون و دانشگاه پرینستون پیامدهای انفجار کلاهک هسته ای در مدار پایین زمین را بررسی کردند. نتایج شبیه سازی آنها نشان می دهد که چنین انفجاری می تواند در عرض چند روز بیشتر ماهواره های این مدار را متوقف کند.

این تحقیقات که هنوز مراحل بررسی علمی را طی نکرده است نشان می دهد که حتی یک کلاهک هسته ای با قدرت کمتر از بمب های آزمایش شده در دوران جنگ سرد می تواند آسیب های زیادی به زیرساخت های فضایی امروزی وارد کند.

چگونه یک انفجار هسته ای در فضا ماهواره ها را از کار می اندازد؟

انفجار هسته ای در فضا پدیده جدیدی نیست. در طول جنگ سرد، ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی در مجموع 18 آزمایش هسته ای در ارتفاع بالا انجام دادند. این آزمایش ها از لایه های بالایی جو زمین تا فضای بیرونی را شامل می شد.

یکی از مهمترین آزمایش ها در سال 1962 با نام “Starfish Prime” انجام شد. در این آزمایش، آمریکا یک کلاهک هسته ای با قدرت 1.4 مگاتن را در ارتفاع 400 کیلومتری بر فراز اقیانوس آرام منفجر کرد.

انفجار این کلاهک به چندین ماهواره آسیب رساند و فعالیت آنها را متوقف کرد. یک سال بعد، ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی توافق کردند که آزمایش های هسته ای در محیط های غیر زیرزمینی را به عنوان بخشی از معاهده منع آزمایش هسته ای جزئی متوقف کنند.

محققان در مطالعه جدید خود، انفجار یک کلاهک هسته ای یک مگاتونی را در ارتفاع 500 کیلومتری بر فراز اقیانوس اطلس جنوبی شبیه سازی کردند.

آنها منطقه ای نزدیک به “ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی” را برای اجرای شبیه سازی انتخاب کردند. میدان مغناطیسی زمین در این منطقه به طور غیرعادی ضعیف است و شرایط خاصی را برای به دام انداختن ذرات رادیواکتیو ایجاد می کند.

یک انفجار هسته ای می تواند الکترون های حاصل از تجزیه مواد رادیواکتیو را به میدان مغناطیسی زمین بفرستد. این ذرات در میدان مغناطیسی گیر کرده و یک کمربند تشعشع مصنوعی ایجاد می کنند.

زمانی که ماهواره ها به دور زمین می گردند، بارها از این کمربند عبور کرده و در معرض تشعشعات قرار می گیرند. تکرار این قرار گرفتن می تواند به تجهیزات الکترونیکی آنها آسیب برساند و در نهایت فعالیت آنها را متوقف کند.

محققان تاکید کرده اند که پدیده مشابهی پس از آزمایش Starfish Prime رخ داده است. با وجود این، امروزه چگالی ماهواره ها در مدار پایین زمین بسیار بیشتر از سال 1962 است و پیامدهای احتمالی چنین انفجاری می تواند بسیار گسترده تر باشد.

در شبیه سازی یک انفجار هسته ای در فضا، محققان اطلاعات 13300 ماهواره فعال در مدار پایین زمین را بر اساس وضعیت ژانویه 2026 تجزیه و تحلیل کردند.

نتایج نشان داد که انفجار یک کلاهک هسته ای یک مگاتنی در ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی می تواند 25 درصد از ماهواره ها را در عرض 24 ساعت از کار بیاندازد.

میزان خسارت در روزهای بعد به سرعت افزایش می یابد. بر اساس محاسبات محققان تا پایان روز سوم 78 درصد از ماهواره ها از مدار خارج می شوند. این رقم پس از یک هفته به 98 درصد می رسد و در روز پانزدهم به 99.4 درصد افزایش می یابد.

این نتایج نشان می دهد که تقریباً تمام ماهواره های فعال در مدار پایین زمین ممکن است در عرض دو هفته فعالیت خود را از دست بدهند.

محققان همچنین سناریوی دیگری را بررسی کردند که در آن ماهواره ها به سپر تشعشع تقویت شده مجهز شده بودند. حتی در این شرایط 99.3 درصد از ماهواره ها در عرض 30 روز از کار افتادند.

آنها همچنین عواقب انفجار کلاهک ضعیف 100 کیلوتنی را شبیه سازی کردند. نتایج نشان داد که چنین انفجاری می تواند 99 درصد از ماهواره ها را از کار بیاندازد، اما رسیدن به این میزان آسیب حدود یک سال طول می کشد.

این یافته ها نشان می دهد که قدرت انفجار تنها عامل تعیین کننده نیست. باقی ماندن ذرات رادیواکتیو در میدان مغناطیسی زمین و قرار گرفتن مکرر ماهواره ها در معرض تشعشعات نیز نقش مهمی در گسترش آسیب دارد.

افزایش برخوردهای فضایی و اختلال چند ساله

محققان هشدار داده اند که خطرات انفجار هسته ای در فضا به تشعشعات محدود نمی شود. شکست ماهواره‌ها می‌تواند زنجیره‌ای از برخوردهای فضایی را آغاز کند و شرایط مدار زمین را برای سال‌ها تغییر دهد.

ماهواره هایی که کنترل و قدرت مانور خود را از دست می دهند دیگر نمی توانند به طور موثر از برخورد با اشیاء دیگر جلوگیری کنند. افزایش تعداد ماهواره های غیرفعال نیز احتمال برخورد مداری را افزایش می دهد.

بر اساس شبیه سازی محققان، عواقب این انفجار می تواند باعث حدود 20 برخورد فضایی در دو سال اول شود. این برخوردها به تولید قطعات جدیدی از زباله های فضایی ادامه خواهند داد.

محققان تخمین می زنند که تعداد تکه های جدید زباله های فضایی حاصل از این برخوردها طی 10 سال به حدود 3900 قطعه خواهد رسید.

آنها همچنین پیشنهاد می کنند که برخوردهای بعدی بین اجرام باقی مانده در مدار به تولید زباله های فضایی برای مدت طولانی ادامه خواهد داد.

محققان هشدار داده‌اند که این فرآیند ممکن است باعث تجمع تدریجی زباله‌ها در مقیاس زمانی چند قرنی و در نهایت افزایش غیرقابل کنترل در برخوردهای فضایی شود.

این وضعیت حتی جایگزینی ماهواره های گمشده را نیز دشوار می کند. پس از پرتاب، ماهواره های جدید باید بتوانند در برابر تشعشعات باقی مانده و خطر برخورد با زباله های فضایی مقاومت کنند.

به گفته محققان، بازیابی خدمات ماهواره ای تنها با ساخت و پرتاب ماهواره های جایگزین امکان پذیر نخواهد بود. شرایط نامناسب مدار می تواند بازسازی زیرساخت های فضایی را برای سال ها مختل کند.

زک پترسن، اولین نویسنده این مطالعه کنید و دانشجوی نجوم و فیزیک دانشگاه ویسکانسین به همراه سایر محققان بر لزوم جلوگیری از استقرار و استفاده از سلاح های هسته ای در فضا تاکید کرده اند.

جیمز مک کئون، محقق سیاست هسته ای در واکنش به نتایج این مطالعه هشدار داد که پیامدهای چنین انفجاری بسیار شدید خواهد بود و کشورها باید تمام تلاش خود را برای جلوگیری از وقوع آن انجام دهند.