فضا در حال شلوغ شدن است. امروزه ما می‌توانیم بیش از ۲۰ هزار شی مصنوعی را ردیابی کنیم که در حال چرخش در مدار زمین هستند، ازجمله ۱۵۰۰ ماهواره درحال کار و تعداد زیادی از فناوری‌های منقضی‌شده، تقویت‌کننده‌های استفاده‌شده و سایر زباله‌های فضایی. این موارد تنها نشان‌دهنده‌ی قله‌ی یک کوه یخی بزرگ هستند. در اواخر سال جاری، هنگامی‌که نیروی هوایی ایالات متحده حصار فضایی خود را راه‌اندازی کند، ده‌ها برابر اشیای بیشتری قابل رویت هستند. این رادار قدرتمند که در کواجالین آتول در اقیانوس آرام قرار دارد، هزینه‌ای معادل ۱/۶ میلیارد دلار به‌دنبال داشته است و قادر است در هر روز یک میلیون مشاهده داشته باشد. 

همزمان با ترافیک فضایی پیش رفتن به مراتب چالش‌برانگیزتر می‌شود. ماهواره‌ها درحال کوچک‌تر شدن و ارزان‌تر شدن هستند. دانشمندان، شرکت‌ها و حتی مدارس نیز می‌توانند با مبلغی معادل ۱۰ هزار دلار یک ماهواره بسازند تا از زمین عکس بگیرد؛ شبکه‌ای از هزاران فضاپیما که به‌طور فزاینده‌ای برای پروژه‌های جاه‌طلبانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌عنوان مثال، شرکت اسپیس ایکس واقع در هاوتورن کالیفرنیا قصد دارد ۱۲ هزار ماهواره کوچک را به‌منظور راه‌اندازی یک سیستم اینترنت ماهواره‌ای تا اوایل سال ۲۰۲۰ به فضا بفرستد.

احتمال برخورد، تصادف، ناسازگاری‌ها و درگیری‌ها در حال افزایش است. هر برخورد، زباله‌هایی را در فضا آزاد می‌کند که سایر فعالیت‌های فضایی را تهدید می‌کنند. در سال ۲۰۰۷، هنگامی‌که چین یک سلاح ضدماهواره‌ای را آزمایش کرد، ده‌ها هزار تن زباله‌ی ریز ایجاد کرد و نگرانی‌های ژئوپولیتیک را در این‌باره افزایش داد. در سال ۲۰۱۲، خدمهایستگاه فضایی بین‌المللی مجبور به پناه گرفتن در کپسول‌های فرار سایوز شدند، زمانی‌که آوارهای ناشی از برخورد ماهواره‌ای سال ۲۰۰۹ از نزدیکی آن‌ها عبور می‌کرد.

برای انطباق با آینده‌ی فضایی شلوغ و دموکراتیک، ما به‌نوعی از مدیریت ترافیک فضایی نیاز داریم. دولت ایالات متحده به‌دنبال هدایت تلاش‌های جهانی است در حالی‌که سیاست‌هایی را برای مدیریت موثرتر ماهواره‌های خود توسعه می‌دهد. این موضوع شامل پلیس ترافیک که ماهواره‌ها را به چپ یا راست هدایت می‌کند نیست، بلکه سیستمی مشابه به یک سرویس آب‌وهوایی است. اپراتورهای ماهواره‌ای اطلاعات را به اشتراک می‌گذارند و گزارش‌های وضعیت و هشدارهای برخورد را دریافت می‌کنند. شرکت‌ها نیز براساس داده‌ها خدمات و برنامه‌ها را به‌فروش می‌رسانند.

اما ترافیک فضایی یک نگرانی جهانی است که روی فعالیت‌های مدنی، تجاری و امنیتی ملی تأثیر می‌گذارد. چین و هند هم‌اکنون بازیگران اصلی هستند؛ استرالیا و نیوزلند هر دو در سه سال گذشته آژانس‌های فضایی ملی را ایجاد کرده‌اند. کارآفرینان و مربیان مشتاقند تا جای پای خود را در این زمینه توسعه دهند. به لحاظ قانونی، آن‌ها حق دارند. پیمان فضای بیرونی سال ۱۹۶۷ نشان می‌دهد که هیچ کشوری حق ندارد دسترسی کشور دیگری را برای استفاده صلح‌آمیز از فضا محدود کند.

اما چندین قانون یا استاندارد پذیرفته‌شده‌ی بین‌المللی برای فعالیت در مدار زمین وجود دارد. مذاکرات به‌طور متناوب اتفاق می‌افتند، از جمله مذاکراتی که در مورد پیش‌نویس قوانین اتحادیه اروپا برای فعالیت‌های فضایی بیرونی در کمیته سازمان ملل متحد در مورد کاربرد صلح‌آمیز فضای بیرونی انجام شده است. اما هیچ چارچوب جهانی برای هماهنگ کردن حرکات فضاپیماها وجود ندارد.

یک سازمان بین‌المللی برای مدیریت ترافیک فضایی می‌تواند از روش‌های مشابه‌ای بهره ببرد که در صنعتهوانوردی استفاده می‌شود: استانداردها و اقدامات چندجانبه برای ایمنی و ارتباطات، که با توافقات دوجانبه‌ تکمیل شده است که فعالیت‌های اقتصادی خاص و موقعیت‌های ایمنی را پوشش می‌دهد. اما تفاوت‌های عمده‌ای بین کنترل فضا و ترافیک هوایی وجود دارد. برخلاف اکثر هواپیماها، ماهواره‌ها نیازی به انتقال هویت، سرعت، جهت یا ارتفاع خود ندارند. تعیین مالکیت در ماهواره‌ها سخت است. موقعیت‌های فضاپیماها نامشخص است و برخی از بهترین‌داده‌های آن‌ها بنابر دلایل تجاری یا دولتی مخفی نگه داشته می‌شوند؛ ماهواره‌هایی که از رده خارج شده‌اند و بقایای آن‌‌ها می‌توانند قرن‌ها بدون کنترل در مدار باقی بمانند.

در ادامه، جیمی مورین، نویسنده این مقاله و مدیر اجرایی مرکز سیاست‌گذاری و استراتژی فضایی شرکت Aerospace در آرلینگتون، ویرجینیا، ایالات متحده آمریکا، چهار عنصر اصلی یک سیستم مدیریت جهانی برای ترافیک فضایی و مراحلی که برای عملی کردن آن لازم است را بیان کرده است.

چهار عنصر اصلی

• ردیابی بهبودیافته:

کنترل هواپیماها بسیار دقیق‌تر از ماهواره‌ها است. سیستم‌های ترافیک هوایی، هواپیماها را در مسیرهای ثبت‌شده در طول سفرهایی هدایت می‌کنند که مدت زمان آن‌ها بر حسب ساعت اندازه‌گیری شده است. بیشتر هواپیماها به‌طور پیوسته موقعیت خود را گزارش می‌کنند. ایالات متحده آمریکا از ۱۵۰ رادار برای دنبال کردن ۵ هزار هواپیما در ساعت‌های اوج سفرهوایی در کشور خود استفاده می‌کند. در مقابل، تنها چند ده سایت در سرتاسر جهان ده‌ها هزار شی فضایی را دنبال می‌کنند. ماهواره‌ها را می‌توان برای سال‌ها در مدارهایی رها کرد که تنها با قوانین فیزیک تعریف شدند.

ردیابی اشیا فضایی از لحاظ فنی دشوار است، به‌خصوص اگر آن‌ها کوچک باشند و به‌سرعت حرکت کنند. این اشیاء می‌توانند به اندازه یک نقطه‌ی رنگی کوچک یا به‌اندازه‌ی یک اتوبوس شهری بزرگ باشند و بسیاری از آن‌ها کیلومترها در هر ثانیه در امتداد مدارهایی سفر می‌کنند که در فاصله‌ی ۲۰۰ تا ۴۰ هزار کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارند. در‌حال‌حاضر، ارتش ایالات متحده آمریکا از یک وبسایت برای انتشار اطلاعات گسترده در مورد اشیایی استفاده می‌کند که بزرگتر از ۱۰ سانتی‌متر هستند. با‌این‌حال، برای هر شی ردیابی‌شده،  ۲۰ تا ۳۰ برابر اشیای کوچک وجود دارد که بیشتر آن‌ها برای ردیابی بسیار کوچک هستند، اما در صورت برخورد با یک ماهواره می‌توانند باعث اتمام یک مأموریت شوند.

قرار دادن تعداد بیشتری از حسگرهای بهبود‌یافته در مکان‌های بیشتری در سراسر جهان، فرکانس و حساسیت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد. این امر به‌دلیل اینکه ماهواره‌ها بیشتر برای تغییر مدار خود حرکت می‌کنند، اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد. اطلاعات بهتر زمان‌حقیقی حسگرها و لینک‌های ارتباطاتی می‌توانند همانند هواپیماها توسط اپراتورها به اشتراک گذاشته شوند. اشتراک‌گذاری چنین اطلاعاتی بسیار مهم خواهد بود زیرا عملکرد ماهواره‌ها پیوسته در حال اتوماتیک‌تر شدن است. درنهایت، تطابق دادن ماهواره‌ها با ترانسپوندرهایی که برای انتقال موقعیت حتی بعد از شکست یک ماهواره طراحی شدند، می‌تواند اطلاعات مکانی دقیقی را فراهم کند و اخطارهای اشتباه برخورد را کاهش دهد.

درنهایت، اشتراک‌گذاری جهانی داده‌ها به‌منظور بهترین استفاده از حسگرها در سرتاسر جهان مطلوب است. در چند سال آینده، سیستم‌های ملی می‌توانند حصار فضایی ایالات متحده را تکمیل کنند. این موضوع می‌تواند به‌طور مشترک با برنامه‌های ایالات متحده ازطریق توافق‌نامه‌های اشتراک‌گذاری اطلاعات دوجانبه و چندجانبه اجرا شود مانند آن‌هایی که درحال‌حاضر توسط مرکز عملیات فضایی ترکیبی نیروی هوایی ایالات متحده در پایگاه نیروی هوایی واندنبرگ در کالیفرنیا برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات ردیابی و هشدار برخورد با کشورهای دیگر و شرکت‌ها استفاده می‌شود.

بخش خصوصی نیز همچنین باید در این موضوع مشارکت داشته باشد. انجمن اپراتورهای ماهواره‌ای می‌توانند داده‌ها و برنامه‌های ردیابی برای مانور‌های مهارتی را فراهم کنند و شرکت‌هایی که موقعیت‌های ماهواره‌ها را برآورد می‌کنند، می‌توانند استفاده از داده‌های ردیابی تجاری خود را فعال کنند. شرکت‌های خصوصی به‌طور افزاینده‌ای مشتاق به فروش داده‌های ترافیک فضایی و خدمات اضافی به اپراتورهای ماهواره هستند. چشم‌انداز همکاری بین‌المللی در زمینه پیگیری و مدیریت توسط خطرهای ژئوپلتیک محدود شده است، در حالی‌که برخی از کشورها ممکن است تمایلی برای تکیه به آمریکا در این زمینه نداشته باشند و به‌دنبال داده‌های مستقل خود باشند. این مشابه وضعیت کنونی با داده‌های ناوبری جهانی و اطلاعات زمانبندی است که در آن روسیه، کشورهای اروپایی، چین و ژاپن همگی نوعی سیستم جایگزین برای سیستم موقعیت‌یاب جهانی آمریکا ایجاد کرده‌اند.

• پیش‌بینی و شناسایی

برای پیش‌بینی برخورد، مدارها باید دقیقاً پیش‌بینی شوند. کمبود مشاهدات، عدم قطعیت تعیین موقعیت و سرعت ماهوراه را افزایش می‌دهد. بنابراین، محدودیت‌هایی باید در مدل‌های گرانش و دیگر نیروها، مانند کشش از جو بالایی، اعمال شود. برخورد‌های احتمالی می‌توانند وقتی‌که حباب‌های عدم قطعیت همپوشانی دارند، با استفاده از مدل‌هایی پیش‌بینی شوند. به‌دلیل عدم قطعیت زیاد، بیشتر برخوردهای احتمالی ممکن است رخ ندهند: باتوجه به تعداد کنونی ماهواره‌های موجود در مدار، تنها یک یا دو مورد از چنین برخوردهایی در هر سال مورد انتظار است. اما صاحبان ماهواره‌ها باید خطرات را ارزیابی کنند. مانور ماهواره به‌آرامی صورت نمی‌گیرد، سوخت مصرف می‌کند و خطرات برخورد دیگری را ایجاد می‌کند و حتی ممکن است باعث توقف مأموریت ماهواره شود و طول عمر مفید آن‌را کاهش دهد. آستانه‌های احتمالی هشدار برخورد باید در مأموریت‌ها ایجاد شود که باعث متعادل شدن فرکانس مانورها با میزان خطر قابل قبولی می‌شود.

اپراتورها نیز باید شناسایی شوند. امروزه مالکیت بسیار سخت‌تر از زمانی است که تنها چندین کشور در فضا فعالیت می‌کردند. براساس کنوانسیون ثبت اشیا فضایی، دولت‌ها موظف به ثبت اشیا فضایی جدید هستند. اما این امر هفته‌ها یا ماه‌ها طول می‌کشد و فهرست‌ها نیز ناقص هستند. یک راکت می‌تواند ده‌ها ماهواره را به فضا پرتاب کند و بعضی از ماهواره‌ها، ماهواره‌های کوچک‌تری را درون خود حمل می‌کنند. ازبین‌بردن قطعه‌های کوچکی که به‌طور مداوم ردیابی نشده‌اند، بسیار سخت است. با افزایش تعداد فضاپیماها و اپراتورها، داده‌های ردیابی دقیق و اطلاعات مانور باید به‌سرعت و به‌طور کامل ارائه شوند. برای مثال، در سیستم‌های نگهداری مدار به اطلاعات زمان‌حقیقی نیاز است تا از برخورد با دیگر ماهواره‌ها اجتناب شود.

دولت و شرکت‌هایی مانند ExoAnalytic Solutions در فوت‌هیل‌رنچ واقع در کالیفرنیا و LeoLabs  در منلوپارک واقع در کالیفرنیا، درحال توسعه‌ی سرویس‌هایی برای گزارش‌های برخوردهای احتمالی هستند؛ درحال‌حاضر، نیروی هوایی ایالات متحده ارائه‌دهنده اصلی این سرویس‌ها است. این سرویس‌ها باید ۲۴ ساعت شبانه‌روز در دسترس باشند و به‌طور مرتب و منظم به‌روزرسانی شوند. آن‌ها همچنین باید داده‌های متناقض از منابع چندگانه را به‌طور موثری جدا کنند.

• استانداردها و معیارها:

پروتکل‌های به اشتراک گذاشتن داده‌ها، استانداردها و معیارهای عملکرد در مدار و کاهش آلودگی‌ها باید توسعه یافته و مورد توافق بین‌المللی قرار گیرند. مایکل پین، معاون رئیس جمهور ایالات متحده در یک سخنرانی در آوریل ۲۰۱۸ اعلام کرد که وزارت بازرگانی، رهبری ایجاد شیوه‌های مشترک جهانی برای مدیریت ترافیک فضایی را به عهده خواهد داشت. بااین‌حال، برای پیاده‌سازی موفقیت‌آمیز، طی کردن مراحل بیشتری لازم است.

برای ایجاد توافق جهانی، دولت آمریکا باید با فعالان تجاری فضا و شرکای بین‌المللی مشورت کند. به‌عنوان مثال، یک انجمن دولتی-صنعتی متشکل از متخصصان در حوزه فضا توسط یک کنسرسیوم CONFERS ایجاد شده است. نگرانی‌ها در رابطه با رسیدگی به اطلاعات اختصاصی و حساس، حوزه‌ی اختیار مدیریت، توزیع قراردادهای توسعه و ظرفیت مسئولیت، باید مشخص شود.

استانداردهای داوطلبانه و مشوق‌های اقتصادی برای انطباق، گام اول خوبی خواهند بود. به‌عنوان مثال، مجمع اقتصاد جهانی در حال ساخت یک ائتلاف صنعتی در راستای این موضوع است. آن‌ها به‌دنبال پیشنهاداتی برای ایجاد یک سیستم رتبه‌بندی توسعه پایدار فضایی هستند که براساس رویکردی مدل شده است که برای تأیید ساختمان‌های سبز استفاده می‌شود.

• کاهش زباله‌های فضایی:

اکثر تهدیدهای برخوردی که اکنون برای ماهواره‌های فعال وجود دارد ناشی از زباله‌های باقی‌مانده در فضا است و نه از دیگر ماهواره‌ها. برای حفظ یک محیط مداری پایدار در درازمدت، ایجاد زباله‌ی بیشتر باید محدود شود. دستورالعمل‌های بین‌المللی برای کاهش زباله در فضا باید براساس پیش‌نویسی ایجاد شود که توسط کمیته هماهنگی بین سازمانی زباله‌های فضایی نوشته شده است. این کمیته متشکل از ۱۳ آژانس فضایی مدنی است. به‌عنوان مثال، «قانون ۲۵ ساله» این کمیته بیان می‌کند که ماهواره‌هایی که در مدار نزدیک زمین قرار دارند باید بعد از گذشت ۲۵ سال از پایان ماموریتشان از این مدار حذف شوند. ازبین‌بردن تمام منابع انرژی در داخل - از سوخت گرفته تا چرخ‌های چرخشی حرکتی- خطر انفجار ماهواره‌های ازکارافتاده را کاهش می‌دهد. اگر برخی از فناوری‌ها، سیاست‌ها و موانع اقتصادی برطرف شوند، برخی از اشیاء باقی‌مانده خطرناک ممکن است از مدار خارج شوند.

کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده که مسئولیت صدور مجوز تمامی ماهواره‌های ارتباطی تجاری ایالات متحده قبل از راه‌اندازی را برعهده دارد، اعلام کرده است که قوانین خود را در مورد کاهش زباله‌ها به‌روز می‌کند. تشویق سایر کشورها برای ایجاد یا تقویت قوانین و استانداردهای ملی، حتی بدون معاهدات بین‌المللی، محیط فضایی را بهبود خواهد بخشید.

گام بعدی چیست؟

ایالات متحده در حال برداشتن گام‌های اولیه در این زمینه است. دولت فدرال قصد دارد تا داده‌های مربوط‌به ردیابی فضا را از ارتش به یک سازمان مدنی منتقل کند. این موضوع می‌تواند اعتماد عمومی بین‌المللی و تمایل برای به اشتراک‌گذاری داده‌ها را افزایش دهد و امنیت فضا را بهبود ببخشد. روابطی باید در سرتاسر آژانس‌های دولتی آمریکایی، بین بخش‌های دولتی و خصوصی و بین کشورهایی با قابلیت انجام پروژه‌هایی در فضا ایجاد شود. تغییر وظایف به بخش‌های مختلف فدرال و واگذاری وظایف به پیمانکاران برای محافظت از دارایی‌های ارزشمند فضایی کافی نخواهد بود.

ده‌ها برنامه‎ی اشتراک‌گذاری داده‌ها بین دولت آمریکا، آژانس‌های دولتی خارجی و اپراتورهای ماهواره‌های تجاری باید ایجاد شود. فرمت‌های داده‌ها باید سازگار باشند و پروتکل‌هایی برای ادغام جریان‌های داده حاوی اطلاعات اختصاصی یا امنیت ملی مورد نیاز خواهند بود.

استانداردهای ملی و بین‌المللی و استانداردهای عملیات باید مورد توافق قرار گیرند. مذاکرات برای سال‌ها ادامه داشته؛ درحالی‌که ترافیک هوایی بالا می‌رود، اکنون زمان شتاب بخشیدن به پیشرفت داخلی و جهانی است. نشست کنگره بین‌المللی فضانوردی در واشنگتن دی سی در ماه اکتبر فرصتی کلیدی است که نباید از دست برود.