عربي English Türkçe اردو فارسى
pdf
Logo
نسخة اليوم اقرأ النسخة المطبوعة
آخر الأخبار
استمع إلى "إيجاز" اليوم
9:58 دقيقه
علوم

تقنية مجهرية متطورة لتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

نجحت في التعرف على أسباب حدوث مرض الشيخوخة المبكرة

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
TT
TT

تقنية مجهرية متطورة لتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة

أظهرت تقنية مجهرية متطورة أنها أداة قوية يمكنها تتبّع تسلسل الحمض النووي «دي إن إيه»، وتحديد مواقع البروتينات داخل الخلايا السليمة في وقت واحد.

وتسمح هذه التقنية - التي طوّرها باحثون في جامعة هارفارد - للعلماء بجمع صورة مفصلة حول كيفية تفاعل الحمض النووي والبروتينات، دون الحاجة إلى كسر الخلية، وهذا مهم بشكل خاص لفهم كيفية عمل البروتينات والجينات معاً داخل النواة، وكيف تؤثر هذه التفاعلات على الوظائف الخلوية.

ترتيب الحمض النووي داخل الجينوم

إن هذا النهج قد يكون مفيداً بشكل خاص للباحثين الذين يدرسون كيف يتم لفّ الحمض النووي حول البروتينات وحشره في نُوى الخلايا، وكيف يمكن لموقع الجينات داخل هذا «الخليط» أن يؤثر على نشاطها.

ويقول جيسون بوينروسترو عالم الوراثة في جامعة هارفارد في كمبردج بولاية ماساتشوستس الأميركية، في الدراسة التي قادها، ونُشرت على موقع «bioRxiv» في 10 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، أن الحمض النووي بوصفه سلسلة خطية من المعلومات يتعيّن تنظيمها داخل نواة خلية امتدادها 5 ميكرومترات، وعلى العلماء معرفة كيفية انطواء كل هذه المعلومات داخل النواة. وعليه قام الباحثون باستخدام إنزيم ينسخ الحمض النووي، ودمج مكونات الحمض النووي التي تحمل علامات فلورية «fluorescent tags» (الصبغة الفلورية عبارة عن مركب كيميائي مُشِعّ يمكنه إعادة إصدار الضوء عند إثارة الليزر له، للمساعدة في اكتشاف جزيء حيوي مثل البروتين، أو الأجسام المضادة، أو الأحماض الأمينية)، ومن خلال تتبّع تسلسل العلامات الفلورية تمكّنوا من تحديد ترتيب قواعد الحمض النووي في الجينوم.

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة

تقنية المجهر التوسّعي

عرف الباحثون منذ فترة طويلة كيفية وضع علامات على البروتينات لتتبّع مواقعها، ولكن دقة المجهر الضوئي محدودة بطول موجة الضوء، ما يجعل من الصعب التمييز بين خيوط الحمض النووي ذات العلامات الفلورية، أو البروتينات القريبة جداً بعضها من بعض، وهذا يفرض مشكلة خاصة نتيجة الحدود الضيقة للنواة.

لذا أضاف الفريق طريقة أخرى تسمى المجهر التوسعي «expansion microscopy»، وتعتمد هذه التقنية على هُلام يخترق الخلايا، ثم ينتفخ عندما يمتصّ الماء، ومع تمدُّد الهُلام فإنه يدفع الجزيئات بعيداً بعضها عن بعض، ما يجعل من السهل التمييز بين جزيء بروتين واحد وبين الآخر.

والمجهر التوسعي أو علم المجهريات التوسعي هو أسلوب في علم المجهريات، يقوم على تضخيم العينة بدلاً من استخدام المجهر مباشرةً لمعاينتها. ويتم ذلك عبر استخدام شبكة من البوليمرات القابلة للانتفاخ، وهو ما يسمح بدراسة الكيانات الصغيرة داخل بعض الخلايا التي لا يمكن رؤيتها بطرق المجهريات العادية حتى عالية الدقة منها.

مرض الشيخوخة المبكرة

ومن خلال الجمع بين الطريقتين تمكّن العلماء من تصوّر تسلسلات الحمض النووي ومواقع البروتينات بدقة عالية، وقد تم تطبيق هذا النهج بالفعل على دراسة مرض الشيخوخة المبكرة (Progeria)، وهو نوع محدّد من متلازمة الشيخوخة المبكرة، والمعروفة أيضاً باسم متلازمة «هتشينسون - غيلفورد» (Hutchinson – Gilford syndrome)، (وهو اضطراب وراثي نادر يُسرع الشيخوخة لدى الأطفال).

ووجد الباحثون أن البروتينات الطافرة التي تسمى «اللامينات» (Lamins) (هي بروتينات ليفية في شكل خيوط توفر وظيفة هيكلية، وتنظيم النسخ في نواة الخلية)، التي توجد عادةً على محيط النواة تغزو الجزء الداخلي من النواة لدى مرضى المتلازمة، وتعمل هذه «اللامينات» الطافرة على تعطيل الترتيب المعتاد للكروموسومات، وقمع نشاط الجينات، على غرار ما يحدث في الشيخوخة الطبيعية.

وتؤدي الطفرة في الجين المسمى «LMNA» إلى تراكم بروتين سام يسمى «بروجيرين» (progerin)، وهو ما يؤدي إلى مجموعة من أعراض الشيخوخة، مثل تساقط الشعر وتيبّس المفاصل، والأهم من ذلك مشاكل القلب والأوعية الدموية، مثل قصور القلب، والسكتة الدماغية، وهي الأسباب الرئيسية للوفاة لأولئك الذين يعانون من هذا المرض، حيث يبلغ متوسط العمر المتوقع لمعظم مرضى المتلازمة من 6 إلى 20 عاماً فقط.

منجم المعلومات

ويحرص العلماء في مجالات مثل أبحاث السرطان على تبنّي هذه التقنية؛ لأنها توفر رؤى غير مسبوقة حول كيفية تنظيم الحمض النووي، وكيف يؤثر تفاعله مع البروتينات على نشاط الجينات، ومع ذلك فإن الطريقة تتطلّب خبرة فنية كبيرة لتنفيذها.

ويشير بعض الخبراء، مثل كيلي روجرز، التي تدرس المجهر المتقدم في معهد والتر وإليزا هول للأبحاث الطبية في ملبورن بأستراليا، والتي لم تشارك بالدراسة، إلى أن تعقيد التقنية قد يَحُدّ في البداية من استخدامها على نطاق واسع، على الرغم من وجود إمكانية لتبسيط وتسويق البروتوكولات في المستقبل.

كما يقدم هذا النهج ثروة من المعلومات، ما قد يؤدي إلى إحداث ثورة في كيفية دراسة الباحثين لتفاعلات الحمض النووي والبروتينات في الأمراض. وهذا يفتح إمكانيات جديدة لفهم البيولوجيا الأساسية للخلايا، وخصوصاً في سياقات الشيخوخة والمرض.

الأكثر قراءة

 
 
علوم

حين يقرأ الذكاء الاصطناعي مشيتك

آثار لا تمحى.. بل تحلّل
آثار لا تمحى.. بل تحلّل
TT
TT

حين يقرأ الذكاء الاصطناعي مشيتك

آثار لا تمحى.. بل تحلّل
آثار لا تمحى.. بل تحلّل

في الطب التقليدي، كان التشخيص يبدأ من الشكوى، من عرض يشعر به المريض ويدفعه إلى طلب المساعدة. وكان الطبيب، في هذا السياق، يُصغي أولاً قبل أن يرى، ويبحث عمّا يمكن ملاحظته أو قياسه ضمن ما يُقال أو يظهر. غير أن هذا النموذج بدأ يتغير تدريجياً مع دخول الذكاء الاصطناعي إلى بيئة التشخيص، حيث لم يعد الاعتماد مقتصراً على ما يُقال، بل امتد إلى ما يمكن تحليله من أنماط خفية لا تُدرك بسهولة.

الخطوات تتحول إلى بيانات

المشي مرآة صامتة للصحة

• إشارات الجسد المبكرة. وهنا يبرز سؤال مختلف: ماذا لو كان الجسد يرسل إشارات مبكرة لا يشعر بها صاحبه؟ وماذا لو أصبحت هذه الإشارات قابلة للقراءة قبل أن تتحول إلى أعراض واضحة؟ في هذا السياق، لا يظهر الذكاء الاصطناعي بوصفه أداة تشخيص تقليدية، بل بوصفه وسيلة لإعادة قراءة الجسد نفسه، بوصف الجسد نظاماً مليئاً بالإشارات الدقيقة... لغة صامتة لم نكن نملك أدوات فهمها من قبل.

طريقة المشي ليست مجرد حركة تنقل الإنسان من مكان إلى آخر، بل هي انعكاس معقد لتفاعل مستمر بين الدماغ والجهاز العصبي والعضلات ونظام التوازن. فالإيقاع، وطول الخطوة، ودرجة التناسق بين الجانبين، جميعها تحمل إشارات دقيقة يمكن أن تعكس الحالة الصحية للفرد.

وقد بدأت أنظمة الذكاء الاصطناعي في تحليل هذه الأنماط بمنهجية مختلفة، تعتمد على القياس المستمر واستخراج الأنماط من بيانات يصعب على العين البشرية تتبعها. وهنا لا تكمن القوة في «رؤية» أكثر، بل في القدرة على رصد فروق دقيقة تتكرر بصمت، وقد تحمل دلالات لا تظهر عند النظر إلى كل خطوة بشكل منفصل.

• نمط المشي لرصد التغيرات الصحية. تشير أبحاث حديثة إلى أن تحليل نمط المشي لم يعد مجرد أداة لمراقبة الحركة، بل أصبح وسيلة لرصد تغيرات صحية قد تسبق ظهور الأعراض. وتشمل هذه التغيرات أمراضاً عصبية مثل باركنسون، والتدهور الإدراكي المبكر، إضافة إلى اضطرابات نفسية مثل الاكتئاب والقلق.

وفي دراسة نُشرت عام 2026 في مجلة «الطب الرقمي - نيتشر بارتنر جورنال» (npj Digital Medicine)، طوّر فريق بحثي دولي نظاماً يعتمد على تحليل مقاطع فيديو بسيطة لخطوات المرضى باستخدام الجوال، وتمكّن من تقييم اضطرابات المشي بدقة تقارب أداء الأطباء المختصين، بل ورصد تغيرات دقيقة في استجابة المرضى للعلاج. وهنا لا تقتصر أهمية هذه النتائج على دقتها، بل فيما تعكسه من تحول في فهم العلاقة بين الحركة والمرض، إذ لم تعد الأعراض نقطة البداية، بل أصبحت الحركة نفسها حاملاً لإشارات مبكرة.

الحركة تتحول إلى تشخيص

مراقبة صحية متواصلة

• من الفحص إلى المراقبة المستمرة. في النموذج التقليدي، كان التشخيص يرتبط بلحظة محددة داخل العيادة. أما اليوم، ومع تطور التقنيات الرقمية، بدأ يأخذ شكلاً مختلفاً لا يرتبط بموعد، بل بعملية مستمرة تعمل في الخلفية.

فلم تعد البيانات الطبية مقتصرة على ما يُجمع خلال الزيارة، بل امتدت إلى تفاصيل الحياة اليومية، حيث تتحول خطوات الإنسان إلى مصدر غني للمعلومات الصحية. وهنا لا يقتصر التغيير على الأدوات، بل يشمل مفهوم الرعاية الصحية نفسه، التي بدأت تنتقل من الاستجابة للمرض إلى التنبؤ به قبل ظهوره.

• السعودية: الخطوات بيانات وقائية. في المملكة، يتسارع إدماج تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن تحول صحي شامل تقوده «رؤية 2030»، حيث تسعى مؤسسات متقدمة مثل مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث (King Faisal Specialist Hospital & Research Centre) إلى توظيف التحليل الذكي في دعم القرار السريري، بالتوازي مع أطر تنظيمية تشرف عليها «الهيئة السعودية للبيانات والذكاء الاصطناعي» (سدايا) (Saudi Data and AI Authority – SDAIA) لضمان حوكمة البيانات وحمايتها. وفي هذا السياق، لا تبدو تقنيات تحليل المشي مجرد ابتكار بحثي، بل هي امتداد طبيعي لمنظومة صحية رقمية تتجه نحو الاستباق لا الاستجابة، حيث يمكن أن تتحول تفاصيل الحياة اليومية - مثل خطوات الإنسان - إلى مؤشرات دقيقة تسهم في اكتشاف المرض قبل أن يعلن عن نفسه.

• دقة الخوارزمية وحدودها. رغم هذا التقدم، تبقى هذه الأنظمة قائمة على تحليل الأنماط، لا على فهم التجربة الإنسانية في تعقيدها الكامل. فالمشي قد يتغير لأسباب بسيطة مثل التعب أو التوتر أو حتى نوع الحذاء، وليس بالضرورة نتيجة اضطراب مرضي.

وهنا يبرز التحدي الحقيقي: ليس فقط ماذا تكشف البيانات، بل كيف تُفسَّر. فغياب السياق قد يؤدي إلى استنتاجات غير دقيقة، أو حتى إلى إثارة القلق دون مبرر. لذلك، لا يمكن التعامل مع هذه التقنيات بمعزل عن التقييم السريري، بل ضمن منظومة متكاملة توازن بين التحليل الرقمي والفهم الإنساني.

• الخصوصية وملكية البيانات. لا شك أن هذه التقنيات تفتح آفاقاً واسعة في الكشف المبكر، خصوصاً في الأمراض التي يصعب تشخيصها في مراحلها الأولى. لكن هذا التقدم يطرح أيضاً أسئلة تتعلق بالخصوصية وملكية البيانات. فإذا أصبح الجسد مصدراً مستمراً للمعلومات من خلال تفاصيل الحياة اليومية، فإن السؤال لا يتعلق فقط بجمع البيانات، بل بكيفية استخدامها، ومن يملكها، وكيف يمكن ضمان أن تبقى في خدمة الإنسان، لا أن تتحول إلى أداة للسيطرة عليه. وفي عالم تزداد فيه قدرة الذكاء الاصطناعي على قراءة ما لا نراه، لم يعد السؤال الطبي مرتبطاً فقط بما يشعر به المريض، بل بما تكشفه حركته اليومية من إشارات دقيقة. ومع هذا التحول، قد يأتي وقت لا يحتاج فيه الطبيب إلى أن يسأل: «كيف تشعر؟»، بقدر ما يراقب كيف يتحرك الجسد. لكن يبقى السؤال الأعمق: هل ما نراه في خطواتنا مجرد حركة عابرة أم بداية قصة مرض تُكتب بصمت؟

مواضيع
الطب البشري أميركا
علوم

طاقة نظيفة من النفايات

المفاعل الجديد قادر على إعادة تدوير أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية وتحويلها إلى وقود نظيف ومواد كيميائية قيمة (جامعة كمبريدج)
المفاعل الجديد قادر على إعادة تدوير أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية وتحويلها إلى وقود نظيف ومواد كيميائية قيمة (جامعة كمبريدج)
TT
TT

طاقة نظيفة من النفايات

المفاعل الجديد قادر على إعادة تدوير أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية وتحويلها إلى وقود نظيف ومواد كيميائية قيمة (جامعة كمبريدج)
المفاعل الجديد قادر على إعادة تدوير أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية وتحويلها إلى وقود نظيف ومواد كيميائية قيمة (جامعة كمبريدج)

ينتج العالم نحو 400 مليون طن من نفايات البلاستيك سنوياً، كما تتكدس ملايين البطاريات المستهلكة، ورغم ذلك فإن نسبة إعادة تدوير تلك النفايات لا تتجاوز 18 في المائة، في حين يُحرق الباقي أو يُدفن في مكبات النفايات أو يتسرب إلى البيئة.

وهنا يُطرح سؤال: هل يمكن لنوع من النفايات أن يتحول إلى حل للتخلص من نوع آخر؟ تأتي الإجابة من مختبرات جامعة كمبريدج البريطانية، حيث نجح باحثون في تحويل الحمض المستعاد من البطاريات القديمة ومخلفات البلاستيك المستعصية إلى وقود هيدروجيني نظيف، في ابتكار يعكس مفهوم الاقتصاد الدائري، ويفتح آفاقاً جديدة لإنتاج الطاقة من قلب المهملات، حسب الفريق.

وطوّر الفريق البحثي مفاعلاً يعمل بالطاقة الشمسية قادراً على تفكيك أنواع البلاستيك الصعبة في إعادة التدوير، مثل زجاجات المشروبات والأقمشة النايلون، باستخدام الحمض المستعاد من بطاريات السيارات القديمة، وتحويله إلى وقود هيدروجيني نظيف ومواد كيميائية صناعية قيّمة، ونُشرت النتائج في عدد 6 أبريل (نيسان) 2026 من دورية «Joule».

يتميز المفاعل بأنه يعمل بالطاقة الشمسية، مما يجعله بديلاً أكثر استدامة وأقل تكلفة مقارنة بأساليب التدوير الكيميائية التقليدية.

آلية العمل

تعتمد أساليب التدوير الكيميائي التقليدية على معالجة البلاستيك باستخدام حرارة عالية أو مواد كيميائية قوية لإعادة تشكيله إلى منتجات جديدة، وغالباً ما تكون هذه العمليات مكلفة وتتطلّب طاقة كبيرة، كما تنتج أحياناً مواد ثانوية ضارة بالبيئة.

أما الطريقة التي طورها الفريق فتستفيد من الطاقة الشمسية لتشغيل المفاعل، مع استخدام الحمض المستعاد من البطاريات المستهلكة لتفكيك سلاسل البوليمرات الطويلة إلى مواد كيميائية أساسية.

وصمّم الفريق محفزاً ضوئياً يتحمّل الظروف التآكلية الشديدة للحمض المستخرج من البطاريات، مما يسمح بتشغيل المفاعل لإنتاج الهيدروجين والمواد الكيميائية دون تلف المعدات. وأثبت المفاعل قدرة على التشغيل المتواصل لأكثر من 260 ساعة دون فقدان الأداء، مع إنتاج عالٍ للهيدروجين وانتقائية كبيرة لإنتاج حمض الأسيتيك.

ويشير الباحثون إلى أن الطريقة لا تعمل مع الحمض النقي فقط، بل تعمل أيضاً مع الحمض المستعاد من بطاريات السيارات، الذي يشكّل 20-40 في المائة من حجم البطاريات التي تُستبدل سنوياً بأعداد ضخمة حول العالم، وعادة ما يُستخرج الرصاص من هذه البطاريات لإعادة بيعه، في حين يتحول الحمض إلى نفايات بعد تحييده.

وتُعدّ هذه التقنية أقل استهلاكاً للطاقة وأكثر استدامة؛ إذ تحول النفايات إلى هيدروجين نظيف ومواد كيميائية قيمة، في حين تقلل الأثر البيئي المصاحب لعمليات التدوير التقليدية.

ووفق النتائج، تغطي هذه الطريقة نطاقاً واسعاً من أنواع البلاستيك بما في ذلك الأصعب حالياً في إعادة التدوير، مثل النايلون والبولي يوريثان، المستخدمَين في بدائل الخشب والرخام الصناعي وقطع غيار السيارات، وهذا يمثّل توسعاً كبيراً مقارنة بتقنيات إعادة التدوير التقليدية التي تركز غالباً على البلاستيك المستخدم في زجاجات المشروبات والأغلفة وبعض الأقمشة الصناعية.

المفاعل الجديد يتميز بأنه يعمل بالطاقة الشمسية (جامعة كمبريدج)

طرق متعددة

في السياق ذاته، تعمل عدة فرق بحثية في الصين والولايات المتحدة وأوروبا على تطوير تقنيات تحفيزية تحول المخلفات البلاستيكية مباشرة إلى هيدروجين نظيف.

وتشمل هذه الطرق التحفيز الحراري والضوئي والكهربائي، بالإضافة إلى أساليب مختلطة تمكّن من تفكيك البوليمرات البلاستيكية لإنتاج الهيدروجين إلى جانب مواد كيميائية قيمة، مما يدمج بين معالجة النفايات وتوليد الطاقة النظيفة.

كما تطورت تقنيات التحلل الحراري لتصبح من أكثر الطرق نضجاً على المستوى الصناعي، حيث يتم تسخين البلاستيك في غياب الأكسجين لإنتاج وقود سائل وغازات تفاعلية، ويمكن دمجها مع التحفيز الكيميائي لإنتاج هيدروجين نظيف أو وقود للسيارات، وتشمل الأساليب الحديثة استخدام الميكروويف لتحسين كفاءة الإنتاج وجودة الهيدروجين الناتج.

أما المسارات الأكثر استدامة فتتركز على التحفيزَيْن الضوئي والكهروضوئي، اللذَيْن يستخدمان الطاقة الشمسية والمحفزات الكيميائية لدفع التفاعلات دون الحاجة إلى حرارة عالية، مما يسمح بإنتاج الهيدروجين النظيف مع مواد كيميائية جانبية مفيدة، وهو ما استخدمه فريق جامعة كمبريدج، في محاولة لإعادة تدوير البلاستيك المعقّد والصعب التحلل.

يقول أستاذ العلوم البيئية بجامعة عين شمس في القاهرة، الدكتور وحيد إمام، إن الدراسة تمثل خطوة مهمة لإعادة التفكير في كيفية التعامل مع النفايات، خصوصاً البلاستيك الذي يشكل أحد أكبر التحديات البيئية عالمياً.

وأوضح لـ«الشرق الأوسط»: تحويل المخلفات البلاستيكية، إلى جانب الاستفادة من نفايات خطرة مثل أحماض بطاريات السيارات، إلى وقود نظيف مثل الهيدروجين، يعكس توجهاً متقدماً نحو تطبيق مفهوم الاقتصاد الدائري الذي لا تتوقف أهميته عند تقليل حجم النفايات فحسب، بل يمتد أيضاً إلى الحد من التلوث البيئي وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.

ويستدعي انخفاVض معدلات إعادة تدوير البلاستيك عالمياً البحث عن حلول غير تقليدية للتعامل مع الأنواع صعبة التدوير، وفق إمام الذي أكد أن هذه التقنيات قد تمثّل جزءاً من الحل إذا ثبتت جدواها على نطاق صناعي، لكن التحدي الأكبر يكمن في نقل تلك الابتكارات من التجارب المعملية إلى التطبيق الفعلي.

مواضيع
تقنية العالم
علوم

مئات آلاف الأقمار الاصطناعية تهدد سلامة الفضاء

صورة تخيّلية للحطام الفضائي
صورة تخيّلية للحطام الفضائي
TT
TT

مئات آلاف الأقمار الاصطناعية تهدد سلامة الفضاء

صورة تخيّلية للحطام الفضائي
صورة تخيّلية للحطام الفضائي

قد يكون الفضاء هو «المجهول الأخير»، كما قال أحدهم ذات مرة، إلا أنه يزداد ازدحاماً بشكل ملحوظ. وسيزداد هذا الأمر ويصبح أشد وضوحاً، إذا ما تحققت فكرة إيلون ماسك بوضع مراكز بيانات في الفضاء.

مئات الآلاف من الأقمار المدارية

المعروف أن الإنترنت فائق السرعة، وتكنولوجيا البث التلفزيوني عبر الأقمار الاصطناعية، وحاجتك الدائمة إلى معرفة موقعك، يعتمد على الأقمار الاصطناعية المدارية. ويعني اشتعال خلاف فضائي بين شركة «سبيس إكس»، المملوكة لماسك، وشركة «بلو أوريجين»، التابعة لجيف بيزوس، أن مدار الأرض يزداد ازدحاماً.

وكانت الشركة الأولى تقدمت حديثاً بطلب لإطلاق مليون قمر اصطناعي لإنشاء مراكز بيانات إلى المدار، بينما طلبت الشركة الأخرى من لجنة الاتصالات الفيدرالية الأميركية (FCC)، الإذن بإطلاق 51600 جهاز إلى الفضاء.

ويضاف ذلك إلى العدد القياسي بالفعل من الأجسام التي أُطلقت العام الماضي. وتكشف الأرقام عن أنه جرى إطلاق أكثر من 4500 جسم إلى الفضاء خلال عام 2025، حسب محللي «أكاديمية أبولو»، مقارنةً بـ600 جسم فقط عام 2019.

من جهته، قال هيو لويس، أستاذ علوم الفضاء في جامعة برمنغهام بالمملكة المتحدة: «خلال فترة وجيزة - ست سنوات - أطلقنا أكثر من خمسة أضعاف، عدد الأقمار الاصطناعية العاملة التي كانت في المدار فيما مضى». وفي الوقت الذي يزدهر هذا النشاط، فإنه يشهد ازدحاماً متنامياً.

كارثة الحطام الفضائي

حذرت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) من أن البيئة المدارية ليست سوى مورد محدود، مشيرةً إلى أن حجم عمليات الإطلاق، ينتج عنه كمية أكبر من الحطام الفضائي مما كان متوقعاً، ما قد يثير مشكلات. كما أقرت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بهذا الخطر. وعليه، أصدرت عام 2022 قانوناً جديداً يُلزم الشركات، التي تُطلق أجساماً إلى الفضاء، بإعادتها بعد خمس سنوات من إنجاز المهمة.

في هذا الصدد، قال هاريسون بوكس، مؤسس شركة «بالادين سبيس»: «هذه مشكلة ضخمة بالفعل، تُكلف مشغلي الأقمار الاصطناعية ملايين الدولارات سنوياً، ليس فقط من خلال مناورات تجنب الاصطدام، وكذلك جراء اصطدامها بالحطام الفضائي». جدير بالذكر، أن «بالادين سبيس» طوَّرت ما أسمته أول حمولة قابلة لإعادة الاستخدام لإزالة الحطام الفضائي في العالم، وأطلق عليها «ترايتون».

وأضاف بوكس أن شركة «سبيس إكس»، على سبيل المثال، مثل غيرها من مزودي خدمات الأقمار الاصطناعية، تُجري مئات المناورات يومياً لأقمارها الاصطناعية؛ لتجنب الاصطدامات. ولا يقتصر الأمر بالضرورة على تفادي الأقمار الاصطناعية العاملة، وإنما يتضمن كذلك الأقمار الاصطناعية، التي انتهت صلاحيتها منذ فترة طويلة، والتي لا تزال تدور في المدار؛ نظراً لصعوبة إعادتها إلى الأرض، وإبعادها عن مسار الاصطدام، وارتفاع تكلفة ذلك.

وحسب موقع «سات فليت لايف» الإلكتروني المتخصص في تتبع الأقمار الاصطناعية، لا يزال ما بين 3000 و4000 قمر اصطناعي متوقفاً عن العمل في المدار، بعد انتهاء صلاحيتها بفترة طويلة. ويُمثل ذلك نحو ربع إجمالي الأقمار الاصطناعية العاملة في الفضاء.

وسائل وأدوات جديدة

ويكمن السبب وراء ضرورة إزالة الأجسام غير المستخدمة من المدار، في تجنب وقوع «ظاهرة كيسلر» - ظاهرة علمية غير معروفة على نطاق واسع، مفادها أن اصطداماً واحداً بين قمرين اصطناعيين، قد يتسبب في انتشار كميات هائلة من الحطام؛ ما قد يؤدي بدوره إلى سلسلة من الاصطدامات والأضرار. في هذا الصدد، قال لويس: «يمكن توليد سحابة من آلاف الشظايا من اصطدام واحد فقط، وكل شظية منها قادرة على تعطيل جسم آخر سليم في المدار، أو تدميره بشكل كارثي».

وأوضح لويس أن أبحاثه خلصت إلى أننا نقترب من نقطة باتت فيها الكارثة وشيكة، إذا لم يُتخذ إجراء ما، وأن هناك حاجة ماسة إلى اتخاذ إجراءات حاسمة لتغيير هذا الوضع. وأكد أنه: «لن نتمكن من حل المشكلة بمجرد إزالة قمر اصطناعي أو اثنين، وإنما نتجه نحو سيناريو نضطر فيه إلى إزالة قمر اصطناعي مقابل كل قمر اصطناعي نطلقه، أو حتى أكثر من ذلك».

ويذكر أن شركة «بالادين سبيس» واحدة من مجموعة من الشركات، التي تُجرّب أساليب مختلفة للتعامل مع الحطام الفضائي، بعد انتهاء عمره الافتراضي. ومن بين الشركات الأخرى، شركة «سبيس كاوبوي» الناشئة في مراحلها الأولى، ومقرها أوستن، تكساس، التي تخطط لإطلاق «آليات التقاط واحتجاز» - مركبة بحجم غسالة تقريباً، ستنطلق إلى مدار أرضي منخفض، وتجمع شظايا صغيرة من الحطام يتراوح حجمها بين واحد سنتيمتر و10 سنتيمترات، قبل أن تُحدث ضرراً يُذكر.

تتسم كل هذه الأمور بأهمية كبيرة؛ لأن الأجسام الصغيرة قد يكون لها تأثير كبير. في هذا الصدد، قال بوكس: «حتى أصغر قطعة من الحطام - أي قطعة من الألمنيوم بحجم سنتيمتر واحد في الفضاء، تُعادل طاقتها طاقة لغم أرضي تقريباً»، واستطرد بأن خبراء الدفاع عبروا أمامه عن اعتقادهم بأنها ليست مجرد حطام، وإنما «مصدر تهديد».

من جهتها، تخطط «كلير سبيس»، وهي شركة بديلة مدعومة أوروبياً، لإطلاق أول رحلة تجريبية لها إلى الفضاء عام 2028. وتتبنى شركات أخرى مناهج أكثر ابتكاراً لمعالجة هذه المشكلة: فقد وقّعت شركة «أستروسكيل» الناشئة بالمملكة المتحدة، اتفاقاً مع وكالة الفضاء اليابانية (المكافئة لوكالة «ناسا») لمشروعها ADRAS-J2، الهادف إلى الاقتراب من جسم غير مستخدم يطفو في الفضاء، والتقاطه بواسطة ذراع آلية، وسحبه إلى الغلاف الجوي للأرض، حيث تعمل درجات الحرارة العالية على حرقه بأمان.

بيد أن الأمر لا يخلو من مشكلات. هنا، قال بوكس: «بدأنا نلاحظ أن هذه العملية تُسبب تلوثاً في الغلاف الجوي؛ ما قد يكون له تأثير كبير». ويتضمن ذلك التأثير على البيئة انبعاث مواد كيميائية مدمرة لطبقة الأوزون.

من ناحيتها، تطرح شركة «بالادين سبيس» بديلاً آخر. فبدلاً من جمع قطعة واحدة من النفايات الفضائية في كل مرة، فإنها تهدف إلى جمع كمية كبيرة منها والتخلص منها بأمان. وهنا، شرح بوكس، واصفاً وحدة التخلص من النفايات الفضائية «ترايتون»: «تخيل سلة مهملات مُثبتة على قمر اصطناعي».

وشدد بوكس على أن هذا النهج ضروري؛ لأن المخاطر تتفاقم بسرعة. وقال: «في الماضي، كان بإمكان المشغلين العمل لمدة 160 يوماً دون الحاجة إلى تحريك المركبة الفضائية لتجنب الاصطدام. أما الآن، فقد انخفضت هذه المدة إلى نحو ثلاثة أيام. وإذا تركنا الأمر لفترة أطول، فسيتحول الفضاء حقل ألغام».

من جهتها، أكدت شركة «بالادين سبيس» أنها تسعى إلى إطلاق مركبة «ترايتون» إلى المدار في عام 2027، بعد بناء نسخة فضائية منها، واختبارها على متن محطة الفضاء الدولية.

وعلى المدى البعيد، يتصور بوكس مشروعاً أكثر طموحاً من مجرد إزالة النفايات المدارية. وقال: «في الوقت الحالي، نتولى جمع الحطام، لكننا نطمح قريباً إلى توجيه هذا الحطام إلى داخل محطات إعادة تدوير»، واستخدام المواد الناتجة، نهاية المطاف، في التصنيع في المدار. إلا أنه شدد على أن المهمة العاجلة الآن أبسط: إزالة النفايات، قبل أن يصبح الفضاء شديد الخطورة - وباهظ التكلفة - بحيث يصبح من المتعذر استغلاله.

* «إنك» - خدمات «تريبيون ميديا»

مواضيع
علوم الفضاء أميركا