16 شهریور ماه 1388 (مطلب شماره 250)
مدار کم ارتفاع زمین (Low Earth Orbit)، ناحیه ای بیرون از جو زمین است که البته تحت تأثیر گرانش زمین نیز هست. در دانش هوانوردی مدار LEO را مدار پایین نیز می خوانند، مداری با ارتفاع کمتر از 2500 کیلومتر از سطح زمین. 

یکی از پرکاربردترین مقاصد مدار LEO، استفاده از آن در جریان سفرهای سرنشین دار فضایی است. در اینجا شاتل فضایی ایندیور را در جریان مأموریت STS-118 می بینید. همانطور که مشخص است، از چنین ارتفاعی به راحتی عوارض سطحی زمین همچون ابرها و حتی زمین های کشاورزی قابل رؤیت است. این تصویر را خدمه ایستگاه فضایی بین المللی پیش از اتصال شاتل به ایستگاه گرفته اند که این ایستگاه نیز در مدار LEO قرار دارد

این ناحیه، از لحاظ پروازهای فضایی از اهمیت زیادی برخوردار است. بعنوان مثال شاتل فضایی (مطلب شماره 62)، در حقیقت یک ابزار ترابری در مدار پایین است و اجازه انتقال محموله و یا انجام آزمایشات علمی در جایی فراتر از این ناحیه را ندارد. این ناحیه از فضا همچنین میزبان اغلب ماهواره ها از جمله سازه ای حائز اهمیت چون ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) است. هر چه از مدار پایین ارتفاع بگیریم، تآثیر گرانشی زمین بر ما کمتر و کمتر خواهد شد. نکته مهم دیگر پیرامون مدار پایین این است که تمامی اجسامی که در این مدار قرار گیرند، در معرض اصطکاک ناچیز جو زمینند و به همین دلیل مدار سفاین سرنشین دار در طول زمان کاهش پیدا می کند و به زمین نزدیک تر می شود. اصطکاک، به آرامی از سرعت مداری ماهوارها می کاهد تا اینکه نیروی گرانشی زمین بر نیروی جنبشی ماهواره می چربد و ماهواره به سمت زمین سقوط می کند.
با وجود اهمیت فراوان مدار LEO در صنایع فضایی، این مدار همچنین با چالش هایی روبروست که یکی از آنها به دست خود ما ایجاد شده است. می دانیم که فضای مابین سیارات، کاملاً تهی از ماده نیست. در حقیقت در این ناحیه از فضا، اشیاء بسیاری همچون شهوابواره ها یافت می شود که ابعادشان از حد یک دانه ریز تا یک توپ بولینگ متغیر است. برخی از این اشیاء، به ماهواره ها و دیگر فضاپیماها برخورد کرده و به آنان آسیب می زنند. در طول زمان، بر اثر این برخوردها ابری از اشیاء خرده ریزه ساخت انسان تشکیل می شود که امروزه تمامی ناحیه مدار پایین را اشغال کرده است.

این ماهواره عجیب که ابعادی مشابه یک اتوبوس دارد، در سال 1984 توسط شاتل چالنجر در فضا رها شد و پس از 32,422 گردش به دور زمین و بعد از حدود 5 سال، توسط شاتل فضایی کلمبیا به زمین بازگردانده شد. در جریان این مأموریت که LDEF نامیده شد، 57 آزمایش علمی انجام شد که یکی از مهمترین آنها، برآورد میزان خسارت در جریان برخورد با اشیاء ریز فضایی بود. پس از بازگشت به زمین، دانشمندان سطح فلزات مختلفی که مقاومت آنها در معرض آزمایش قرار داده شده بود را با میکروسکوپ اسکن کردند و موفق به مشاهده چندین اثر برخورد شدند. تصویر بعدی، یکی از این برخورد های میلیمتری را نشان می دهد

بقایای برخورد یک زباله فضایی (طبیعی و یا مصنوعی) به سطح یکی از فلزات پوشش بیرونی ماهواره LDEF. ابعاد این برخورد، بیش از چند میلیمتر نیست؛ اما با این وجود ایجاد چنین حفره ای در یک فلز و آن هم توسط یک جسم میلیمتری، تنها در شرایط فضا امکان پذیر است؛ شرایطی که سرعت افسارگسیخته این زباله ها، نیرویی بسیار زیاد به آنها می بخشد

این معضل بزرگی است؛ چراکه سرعت بسیاری از این زباله های فضایی فوق العاده زیاد است و آنها را حتی مرگبارتر از گلوله مسلسل و یا اشیائی ساخته است که در طوفان های مهیب و تورنادوها به اطراف پرت می شوند. این، خطر بزرگی برای مأموریت های سرنشین دار فضایی است. بر اساس اطلاعات منتشره توسط ناسا، امروزه در حدود 8500 زباله فضایی با قطر بیشتر از 10 سانتیمتر مشخص شده است که البته این عدد شامل میلیون ها قطعه ای که کوچکتر از این ابعادند، نمی شود.مشکل بزرگ دیگری که ممکن است در آینده نزدیک خودنمایی کند، کمبود جا در مدار پایین است. فضای این مدار بسیار وسیع است، اما با این وجود متناهی است و امروزه اغلب ماهواره ها تنها می توانند در چنین مدار مستقر شوند. تاکنون یک مورد از برخورد دو ماهواره در فضا مشاهده شده است. البته امید است تا پیشرفت های حوزه فضانوردی در آینده راه حلی برای این معضلات ارائه کنند. تمام اینها، حکایت از اهمیت جایگاه مدار پایین در آینده صنعت فضا دارد.
لازم به ذکر است ماهواره ایرانی امید نیز در مدار پایین قرار داده شده بود. 

منبع : Universetoday

***