4 วิธีแก้ปัญหามลพิษจากดาวเทียม

นักวิทยาศาสตร์กำลังส่งสัญญาณเตือนเกี่ยวกับจำนวนดาวเทียมที่เพิ่มขึ้นซึ่งกำลังเผาไหม้ในบรรยากาศชั้นบนของโลก เมื่อถูกเผาไหม้ วัสดุที่ประกอบเป็นดาวเทียมจะปล่อยสารเคมีที่เป็นที่รู้จักว่าทำลายชั้นโอโซนและมีผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลก นั่นหมายความว่าเราควรหยุดการส่งยานขึ้นสู่อวกาศหรือไม่ ?

   คำตอบคือ  ไม่จำเป็น  เพราะวิธีทั้ง 4 วิธีต่อไปนี้ อาจเป็น 4 วิธีที่ช่วยลดปริมาณเถ้าดาวเทียมที่อาจเป็นอันตรายในบรรยากาศได้ 

4 วิธีแก้ปัญหามลพิษจากดาวเทียม

1. ดาวเทียมที่สามารถกู้คืนได้ (Recoverable Satellites)

          เพราะอุตสาหกรรมอวกาศกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา จำนวนดาวเทียมที่โคจรอยู่ในอวกาศเพิ่มขึ้นสิบเท่า และการเติบโตนี้คาดว่าจะยังคงดำเนินต่อไป ภายใน 10 ปีข้างหน้า อาจมีดาวเทียมถึง 100,000 ดวงโคจรรอบโลก ซึ่งมากกว่าปี 2010 ถึง 100 เท่า ดาวเทียมส่วนใหญ่เหล่านี้จะเป็นของเครือข่ายดาวเทียมขนาดใหญ่ (Megaconstellations) ซึ่งเป็นฝูงดาวเทียมจำนวนหลายหมื่นดวง เช่น Starlink ของ SpaceX

          ผู้ประกอบการเครือข่ายดาวเทียมขนาดใหญ่ (Megaconstellation) ต้องการเปลี่ยนดาวเทียมของพวกเขาทุก ๆ ห้าปี โดยนำดาวเทียมรุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมาแทนที่ เพื่อป้องกันการสะสมของขยะอวกาศ พวกเขาวางแผนที่จะกำจัดดาวเทียมเก่าด้วยการส่งมันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเพื่อให้มันเผาไหม้

          อย่างไรก็ตาม บริษัทสตาร์ทอัพ Space Forge จากสหราชอาณาจักร ได้เสนอแนวทางที่แตกต่างออกไป โดยแนะนำให้ออกแบบดาวเทียมให้สามารถทนทานต่อการเกิดเพลิงไหม้จนมันสามารถถูกกู้คืนบนพื้นดิน ซ่อมแซม และคืนสู่อวกาศได้อีกครั้ง

          บริษัทสตาร์ทอัพ Space Forge คือบริษัทสตาร์ทอัพด้านการผลิตในเครือข่ายที่พัฒนาโล่ป้องกันความร้อนแบบพับได้ขนาดใหญ่ที่สามารถทนต่อการบินผ่านชั้นบรรยากาศได้โดยไม่เสียหาย ช่วยปกป้องวัสดุล้ำค่าที่ผลิตในอวกาศบนยานอวกาศในระหว่างการเดินทางกลับยังโลก หากแนวคิดนี้ได้รับความนิยม เทคโนโลยีอาจเปลี่ยนแปลงวิธีการดำเนินการในอวกาศไปอย่างสิ้นเชิง

          แอนดรูว์ เบคอน (Andrew Bacon) ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีและผู้ร่วมก่อตั้ง Space Forge กล่าวในการประชุมเชิงปฏิบัติการเรื่องการปกป้องโลกและอวกาศจากการกำจัดยานอวกาศและเศษวัสดุที่มหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันในสหราชอาณาจักร เมื่อเดือนกันยายน 2024 ว่า "เราคิดว่าการเปลี่ยนมาใช้กลยุทธ์ในการคืนดาวเทียมให้อยู่ในสภาพสมบูรณ์ ซ่อมแซม และปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศอีกครั้ง อาจเป็นส่วนหนึ่งของวิธีแก้ไขปัญหา [มลพิษทางอากาศจากดาวเทียม]"

“มีเหตุผลทางเศรษฐกิจมากมายที่ต้องทำแบบนั้น เพียงแค่ต้องก้าวข้ามอุปสรรคทางเทคโนโลยีให้ได้” เขากล่าวเสริม

          จนถึงขณะนี้ มียานอวกาศเพียงไม่กี่ลำเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบให้สามารถอยู่รอดได้เมื่อตกลงมาจากท้องฟ้า เช่น ยานอวกาศสำหรับมนุษย์ แคปซูลที่บรรจุตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยและวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ และยาน Cargo Dragon ของบริษัท SpaceX ยานอวกาศอื่น ๆ อาจพังลงระหว่างที่ตกลงสู่พื้นโลก โดยแตกสลายไปทั้งหมด หรือในบางกรณี อาจทิ้งเศษโลหะที่ไหม้เกรียมไว้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะตกลงในพื้นที่ห่างไกลที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์และทรัพย์สิน

2. การรีไซเคิลขยะอวกาศ (Space debris recycling)

          แทนที่จะกู้คืนดาวเทียมที่ถูกส่งกลับมายังพื้นโลก นักเทคโนโลยีบางคนคิดว่า มันคงจะดีกว่าถ้ารีไซเคิลดาวเทียมที่หลุดกลับมาจากพื้นผิวโลกมารีไซเคิลและประมวลใหม่ในวงโคจรโดยตรง

          แพทริก นอยมันน์ (Patrick Neumann) หัวหน้านักวิทยาศาสตร์และผู้ร่วมก่อตั้ง Neumann Space ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพของออสเตรเลีย ได้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบใหม่ที่สามารถใช้อลูมิเนียมจากดาวเทียมเก่ามาเป็นเชื้อเพลิงได้ ซึ่งกระบวนการนี้มีความซับซ้อนมากกว่าการเก็บขยะอวกาศและป้อนเข้าไปในเครื่องขับเคลื่อนเล็กน้อย เพราะมันต้องการโรงหลอมในวงโคจรที่สามารถประมวลผลขยะที่เก็บรวบรวมมาได้

          “ระบบนี้สามารถใช้วัสดุที่เป็นของแข็งและสามารถนำสื่อกระแสไฟฟ้าได้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งรวมถึงโลหะผสมอลูมิเนียม (aluminum alloys) ด้วย” เขาอธิบายว่าระบบขับเคลื่อนนั้นใช้เทคโนโลยีอาร์คแคโทดิก (Cathodic arc) ซึ่งมักใช้กับงานเคลือบฟิล์มบาง

          “มันทำงานคล้ายกับเครื่องเชื่อมไฟฟ้า อาร์กจะเกิดขึ้นระหว่างแคโทดและแอโนด มันจะระเหยวัสดุออกจากพื้นผิวแคโทด ทำให้เกิดไอออนและเร่งความเร็วให้เคลื่อนที่ พลาสมาที่ได้จากแคโทดจะกลายเป็นไอเสียและผลักยานอวกาศให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า” นอยมันน์กล่าวในการนำเสนอของเขา

          โครงการวิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็กได้รับทุนจาก NASA บริษัทต่างๆ รวมถึง Astroscale , Nanoracks และ Cislunar Industries ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกในการกำจัดเศษซากต่างๆ ต้องการเปิดตัวภารกิจสาธิตที่จะพิสูจน์ว่าเครื่องขับเคลื่อนแบบใหม่นี้สามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงที่ผลิตจากขยะดาวเทียมโดยตรงในอวกาศ Neumann Space เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มบริษัทที่ร่วมมือในโครงการภายใต้โครงการวิจัยนวัตกรรมสำหรับธุรกิจขนาดเล็ก (Small Business Innovation Research Program) ที่ได้รับทุนจาก NASA บริษัทเหล่านี้รวมถึง Astroscale ที่เป็นผู้นำในการจำกัดขยะอวกาศ พวกเขาต้องการเปิดตัวภารกิจสาธิตที่จะพิสูจน์ว่าเครื่องขับเคลื่อนแบบใหม่สามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงที่ผลิตโดยตรงในอวกาศจากขยะดาวเทียม

3. Engineered Reentries

          ดาวเทียมที่สามารถกู้คืนได้และการรีไซเคิลขยะอวกาศในวงโคจรเป็นแนวคิดทางเทคโนโลยีใหม่ที่ยังต้องใช้เวลาหลายปีในการนำไปใช้จริงอย่างเป็นรูปธรรม แต่มีวิธีการบางอย่างที่สามารถลดปริมาณเถ้าถ่านดาวเทียมที่อาจเป็นอันตรายในชั้นบรรยากาศของโลกได้เกือบจะทันที มิงกวาน คิม (Minkwan Kim) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านอวกาศศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตัน (Southampton) กล่าวกับ Space.com

          นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่าดาวเทียมจะเผาไหม้ที่ความสูงระหว่าง 37 ไมล์ถึง 50 ไมล์ (ประมาณ 60 ถึง 80 กิโลเมตร) สารเคมีที่เกิดขึ้นจากการเผานี้จะอยู่ในบรรยากาศเป็นเวลาหลายสิบปี หรืออาจจะหลายร้อยปี และค่อย ๆ จมลงสู่ความสูงที่ต่ำกว่าและทำให้เกิดความเสียหายไปเรื่อย ๆ แต่ผู้ควบคุมดาวเทียมสามารถบังคับดาวเทียมให้สลายตัวที่ความสูงที่ต่ำกว่า ซึ่งอยู่ในระดับความสูง 10 ถึง 20 ไมล์ (ประมาณ 20 ถึง 30 กิโลเมตร) ซึ่งจะช่วยลดความเสียหายได้ โดยที่ความสูงดังกล่าว ออกไซด์ของโลหะจะอยู่ในบรรยากาศในเวลาสั้นลง มันจะตกลงสู่พื้นดินได้เร็วขึ้น และผลกระทบที่เกิดจากมันจะไม่รุนแรงนัก ผู้ควบคุมยังสามารถปรับเปลี่ยนมุมที่ดาวเทียมเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งจะส่งผลให้อุณหภูมิที่ยานอวกาศต้องเผชิญขณะพุ่งผ่านอากาศที่หนาขึ้นเปลี่ยนไป" 

          "จากผลทางวิทยาศาสตร์ เราพบว่า เมื่อโลหะถูกเผาไหม้ บางส่วนจะกลายเป็นอนุภาคโลหะ และบางส่วนกลายเป็นออกไซด์ของโลหะ เราคิดว่าอนุภาคโลหะไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเท่าออกไซด์ของโลหะ การปรับอุณหภูมิที่ดาวเทียมเผาไหม้จะทำให้โลหะกลายเป็นอนุภาคมากกว่าออกไซด์" มิงกวาน คิม กล่าว

4. วัสดุใหม่

          นักวิทยาศาสตร์ยังคิดกันว่า จะสามารถทดแทนโลหะผสมอลูมิเนียม (Aluminum alloys) ซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในการผลิตดาวเทียมและจรวดในปัจจุบัน ด้วยวัสดุอื่นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าได้หรือไม่

          อย่างไรก็ตาม การวิจัยนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น มิงกวาน คิม เตือนว่าวัสดุใหม่ ๆ อาจนำมาซึ่งความท้าทายใหม่ ๆ ที่ปัจจุบันยังไม่เข้าใจ “ปัญหาคือ เมื่อเราแนะนำวัสดุใหม่ วัสดุใหม่ก็อาจก่อให้เกิดสิ่งที่คล้ายกันได้” คิมกล่าว

เผยแพร่ : ณาดาร์ หมื่นชล
กลุ่มพัฒนาระบบสารสนเทศ (พร.)
กองระบบและบริหารข้อมูลเชิงยุทธศาสตร์การอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (กรข.)
สํานักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

Social Media
Facebook : stkcsociety
Twitter : stkcsociety
Tiktok : stkcsociety
Youtube channel : STKC Society

แหล่งที่มา
Space