امروزه بیش از ۱۳,۰۰۰ ماهواره در مدار پایین زمین در حال چرخش هستند و ستون فقرات ارتباطات، پیش‌بینی آب‌وهوا و خدمات اینترنت ماهواره‌ای را تشکیل می‌دهند. این شبکه حیاتی، بنا بر یافته‌های مطالعه‌ای جدید از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون (UW) و دانشگاه پرینستون، در برابر یک تهدید غیرقابل تصور آسیب‌پذیر است؛ تهدیدی که می‌تواند تقریباً تمام ماهواره‌ها را ظرف یک ماه از مدار خارج کند. این پژوهش هنوز مورد داوری همتا قرار نگرفته است.
سابقه تاریخی: انفجار هسته‌ای در فضا پیش از این هم رخ داده است
سناریوی انفجار هسته‌ای در فضا تنها یک داستان علمی-تخیلی نیست. در دوران جنگ سرد، ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی ۱۸ آزمایش هسته‌ای در ارتفاعات بالا، از جو فوقانی زمین تا فضا انجام دادند. بزرگ‌ترینِ این آزمایش‌ها، موسوم به استارفیش پرایم، در سال ۱۹۶۲ انجام شد؛ زمانی که یک کلاهک هسته‌ای ۱٫۴-مگاتنی در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری (۲۴۹ مایلی) بالای اقیانوس آرام منفجر شد.
پیامدهای این انفجار، چندین ماهواره موجود در آن زمان را از کار انداخت و یک سال بعد، ایالات متحده و شوروی توافق کردند تا تمام آزمایش‌های هسته‌ای بالای زمین را به عنوان بخشی از پیمان منع جزئی آزمایش‌های هسته‌ای (Partial Nuclear Test Ban Treaty) به حالت تعلیق درآورند.
شبیه‌سازی فاجعه: چگونه یک انفجار فضایی ۹۹ درصد ماهواره‌ها را از کار می‌اندازد؟
محققان در مطالعه خود، یک انفجار هسته‌ای ۱-مگاتنی را در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری بالای اقیانوس اطلس جنوبی، نزدیک منطقه‌ای وسیع با میدان مغناطیسی بسیار ضعیف زمین که به ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی (South Atlantic Anomaly) مشهور است، شبیه‌سازی کردند. در این شرایط، اثرات انفجار اولیه تقویت شده و ذرات رادیواکتیو در نقاطی از فضا به دام می‌افتند و یک کمربند تشعشعی مصنوعی ایجاد می‌کنند که ماهواره‌ها در مسیر خود از آن عبور می‌کنند. این پدیده مشابه همان چیزی است که پس از استارفیش پرایم رخ داد، اما امروزه با محیطی بسیار پر ازدحام‌تر از ماهواره‌ها مواجه هستیم.
در شبیه‌سازی محققان، با در نظر گرفتن ۱۳,۳۰۰ ماهواره فعال در مدار پایین زمین تا ژانویه سال جاری، یک انفجار هسته‌ای در منطقه ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی به شرح زیر ماهواره‌ها را از کار می‌اندازد:
حتی در سناریویی که ماهواره‌ها با محافظت در برابر تشعشع تقویت شده بودند، ۹۹٫۳ درصد از کل ماهواره‌ها ظرف ۳۰ روز از کار افتادند. در یک سناریوی فرضی دیگر با استفاده از یک کلاهک ۱۰۰-کیلوتنی بسیار ضعیف‌تر، از کار انداختن ۹۹ درصد ماهواره‌ها یک سال طول می‌کشید.
عواقب زنجیره‌ای: از نابودی ماهواره‌ها تا افزایش زباله‌های فضایی
تشعشعات تنها خطر ناشی از چنین انفجاری نیست. به محض وقوع انفجار و از دست دادن کنترل بر مانورپذیری اولین ماهواره‌ها، خطر برخورد در فضا به شدت افزایش می‌یابد. محققان تخمین می‌زنند که حدود ۲۰ برخورد در دو سال اول پس از انفجار رخ دهد. پس از ۱۰ سال، این برخوردها حدود ۳,۹۰۰ قطعه جدید زباله فضایی را در مدار زمین رها خواهند کرد. تیم تحقیقاتی هشدار می‌دهد که برخورد‌های مداوم بین اجرام با طول عمر بالا، تولید زباله را فراتر از یک دهه شبیه‌سازی شده ادامه خواهد داد.
ارسال ماهواره‌های جدید پس از این فاجعه نیز با خطر مواجه خواهد بود، زیرا ماهواره‌های جدید باید از تشعشعات و زباله‌های باقی‌مانده جان سالم به در ببرند. چشم‌انداز از دست دادن سریع زیرساخت‌ها و به دنبال آن سال‌ها اختلال، ضرورت جلوگیری از استقرار و استفاده از سلاح‌های هسته‌ای در فضا را تقویت می‌کند. این مقاله پیش‌چاپ در آرکایو (arXiv) موجود است.