القمر الصناعي

كانت أول دراسة رياضية منشورة حول إمكانية وجود قمر صناعي هي تجربة نيوتن المدفعية ، وهي تجربة فكرية وضعها إسحاق نيوتن لشرح حركة الأقمار الطبيعية ، في كتابه "الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية " (1687). أما أول تصوير خيالي لإطلاق قمر صناعي إلى مداره فكان قصة قصيرة لإدوارد إيفريت هيل بعنوان " القمر الطوبي " (1869). ^{[ 3 ] [ 4 ]} وقد ظهرت الفكرة مجددًا في رواية جول فيرن " ثروة البيجوم " (1879).

في عام 1903، نشر كونستانتين تسيولكوفسكي (1857-1935) كتاب "استكشاف الفضاء باستخدام أجهزة الدفع النفاث" ، والذي كان أول دراسة أكاديمية حول استخدام الصواريخ لإطلاق المركبات الفضائية. وقد حسب السرعة المدارية المطلوبة لأدنى مدار، واستنتج أن صاروخًا متعدد المراحل يعمل بالوقود السائل يمكنه تحقيق ذلك.

استكشف هيرمان بوتوتشنيك فكرة استخدام المركبات الفضائية المدارية لإجراء مراقبة سلمية وعسكرية مفصلة للأرض في كتابه " مشكلة السفر إلى الفضاء" الصادر عام 1928. ووصف كيف يمكن أن تكون الظروف الخاصة للفضاء مفيدة لإجراء التجارب العلمية. وتناول الكتاب الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض (التي طرحها كونستانتين تسيولكوفسكي لأول مرة ) وناقش الاتصال بينها وبين الأرض باستخدام الراديو، لكنه لم يتطرق إلى فكرة استخدام الأقمار الصناعية للبث الجماهيري وكمحطات تقوية للاتصالات. ^{[ 5 ]}

في مقال نُشر عام 1945 في مجلة "وايرلس وورلد" ، وصف الكاتب الإنجليزي آرثر سي كلارك، المتخصص في أدب الخيال العلمي، بالتفصيل إمكانية استخدام أقمار الاتصالات في الاتصالات الجماهيرية. واقترح أن ثلاثة أقمار صناعية ثابتة بالنسبة للأرض ستوفر تغطية شاملة لكوكب الأرض. ^{[ 6 ] : 1-2}

في مايو 1946، أصدر مشروع راند التابع لسلاح الجو الأمريكي التصميم الأولي لمركبة فضائية تجريبية تدور حول العالم ، والذي نص على أن "مركبة فضائية مزودة بأجهزة مناسبة يُتوقع أن تكون من أقوى الأدوات العلمية في القرن العشرين". ^{[ 7 ]} وكانت الولايات المتحدة تدرس إطلاق أقمار صناعية مدارية منذ عام 1945 تحت إشراف مكتب الطيران التابع للبحرية الأمريكية . وفي نهاية المطاف، أصدر مشروع راند التقرير، لكنه اعتبر القمر الصناعي أداةً للعلم والسياسة والدعاية، وليس سلاحًا عسكريًا محتملاً. ^{[ 8 ]}

في عام 1946، اقترح عالم الفيزياء الفلكية النظرية الأمريكي ليمان سبيتزر تلسكوبًا فضائيًا يدور حول الأرض . ^{[ 9 ]}

في فبراير 1954، أصدر مشروع راند بحثًا بعنوان "الاستخدامات العلمية لمركبة فضائية"، من تأليف آر آر كارهارت. ^{[ 10 ]} وقد توسع هذا البحث في الاستخدامات العلمية المحتملة للمركبات الفضائية، وتلاه في يونيو 1955 بحث بعنوان "الاستخدام العلمي لقمر صناعي"، من تأليف إتش كيه كالمان و دبليو دبليو كيلوج. ^{[ 11 ]}

كان سبوتنيك 1 أول قمر صناعي يُطلق إلى الفضاء ، وقد أطلقه الاتحاد السوفيتي في 4 أكتوبر 1957 ضمن برنامج سبوتنيك ، وكان سيرجي كوروليف كبير المصممين. ساهم سبوتنيك 1 في تحديد كثافة الطبقات العليا من الغلاف الجوي من خلال قياس تغير مداره، ووفر بيانات عن توزيع الإشارات اللاسلكية في طبقة الأيونوسفير . أدى الإعلان غير المتوقع عن نجاح سبوتنيك 1 إلى اندلاع أزمة سبوتنيك في الولايات المتحدة، وأشعل ما يُعرف بسباق الفضاء خلال الحرب الباردة .

في سياق الأنشطة المخطط لها للسنة الجيوفيزيائية الدولية (1957-1958)، أعلن البيت الأبيض في 29 يوليو 1955 أن الولايات المتحدة تعتزم إطلاق أقمار صناعية بحلول ربيع عام 1958. عُرف هذا المشروع باسم مشروع فانغارد . وفي 31 يوليو، أعلن الاتحاد السوفيتي نيته إطلاق قمر صناعي بحلول خريف عام 1957.

أُطلق سبوتنيك 2 في 3 نوفمبر 1957 وحمل أول راكب حي إلى المدار، وهو كلب يُدعى لايكا . ^{[ 12 ]} أُرسل الكلب دون إمكانية عودته.

في أوائل عام 1955، وتحت ضغط من الجمعية الأمريكية للصواريخ ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، والسنة الجيوفيزيائية الدولية، عمل الجيش والبحرية على مشروع أوربيتر ببرنامجين متنافسين. استخدم الجيش صاروخ جوبيتر سي ، بينما استخدم البرنامج المدني-البحري صاروخ فانغارد لإطلاق قمر صناعي. أصبح إكسبلورر 1 أول قمر صناعي للولايات المتحدة، في 31 يناير 1958. ^{[ 13 ]} أدت المعلومات التي أرسلها كاشف الإشعاع الخاص به إلى اكتشاف أحزمة فان ألين الإشعاعية للأرض . ^{[ 14 ]} أرسلت المركبة الفضائية تيروس-1 ، التي أُطلقت في 1 أبريل 1960، كجزء من برنامج ناسا للأقمار الصناعية لمراقبة الأشعة تحت الحمراء (TIROS)، أول لقطات تلفزيونية لأنماط الطقس تُؤخذ من الفضاء. ^{[ 15 ]}

في يونيو 1961، بعد ثلاث سنوات ونصف من إطلاق سبوتنيك 1، قامت شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية بفهرسة 115 قمراً صناعياً يدور حول الأرض. ^{[ 16 ]}

بينما كانت كندا ثالث دولة تبني قمراً صناعياً يُطلق إلى الفضاء، ^{[ 17 ]} فقد أُطلق على متن صاروخ أمريكي من قاعدة فضائية أمريكية. وينطبق الأمر نفسه على أستراليا، التي تضمن إطلاقها لأول قمر صناعي صاروخ ريدستون أمريكياً مُتبرعاً به ، وفريق دعم أمريكي، بالإضافة إلى منشأة إطلاق مشتركة مع المملكة المتحدة. ^{[ 18 ]} أُطلق أول قمر صناعي إيطالي، سان ماركو 1، في 15 ديسمبر 1964 على متن صاروخ سكاوت أمريكي من جزيرة والوبس (فرجينيا، الولايات المتحدة) بفريق إطلاق إيطالي مُدرب من قِبل وكالة ناسا . ^{[ 19 ]} وفي مناسبات مماثلة، أُطلقت جميع الأقمار الصناعية الوطنية الأولى اللاحقة تقريباً بواسطة صواريخ أجنبية.

كانت فرنسا ثالث دولة تطلق قمراً صناعياً على متن صاروخها الخاص. ففي 26 نوفمبر/تشرين الثاني 1965، وُضع القمر الصناعي أستريكس أو A-1 (الذي كان يُعرف في البداية باسم FR.2 أو FR-2) في مداره بواسطة صاروخ ديامانت A الذي أُطلق من موقع CIEES في حماكير بالجزائر . وبذلك، أصبحت فرنسا سادس دولة تمتلك قمراً صناعياً.

صُممت الأقمار الصناعية الأولى بتصاميم فريدة. ومع التقدم التكنولوجي، بدأ بناء أقمار صناعية متعددة على منصات نموذجية موحدة تُعرف باسم منصات الأقمار الصناعية . وكان أول تصميم موحد لمنصات الأقمار الصناعية هو قمر الاتصالات المتزامن مع الأرض HS-333 الذي أُطلق عام 1972. ومنذ عام 1997، أصبح برنامج FreeFlyer تطبيقًا تجاريًا جاهزًا للاستخدام لتحليل وتصميم وتشغيل مهام الأقمار الصناعية.

بعد أواخر العقد الثاني من الألفية الثانية، ولا سيما بعد ظهور وتشغيل مجموعات الأقمار الصناعية الكبيرة للإنترنت - حيث تضاعف عدد الأقمار الصناعية العاملة في المدار أكثر من مرتين خلال خمس سنوات - بدأت الشركات التي تبني هذه المجموعات باقتراح عمليات إخراج منتظمة ومخططة للأقمار الصناعية القديمة التي وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي ، كجزء من الإجراءات التنظيمية للحصول على ترخيص الإطلاق. وتُعد محطة الفضاء الدولية أكبر قمر صناعي اصطناعي على الإطلاق . ^{[ 20 ]}

بحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ولا سيما بعد ظهور الأقمار الصناعية المكعبة (CubeSats) وزيادة إطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة (microsats ) - التي تُطلق غالبًا إلى مدارات أرضية منخفضة (LEO) - أصبح تصميم الأقمار الصناعية أكثر شيوعًا بحيث تُدمر أو تتفكك وتحترق بالكامل في الغلاف الجوي. ^{[ 21 ]} على سبيل المثال، صُممت أقمار ستارلينك التابعة لشركة سبيس إكس ، وهي أول كوكبة كبيرة للإنترنت عبر الأقمار الصناعية تتجاوز 1000 قمر صناعي نشط في المدار عام 2020، لتكون قابلة للتدمير بنسبة 100% وتحترق بالكامل عند دخولها الغلاف الجوي في نهاية عمرها الافتراضي، أو في حالة حدوث عطل مبكر في أحد الأقمار الصناعية. ^{[ 22 ]}

في فترات ^مختلفة ، كان لدى العديد من ^{الدول ،} مثل الجزائر والأرجنتين وأستراليا والنمسا والبرازيل وكندا وتشيلي والصين والدنمارك ومصر وفنلندا وفرنسا وألمانيا والهند وإندونيسيا وإيران وإسرائيل وإيطاليا واليابان وكازاخستان وكوريا الجنوبية وماليزيا والمكسيك وهولندا والنرويج وباكستان وبولندا وروسيا والمملكة العربية السعودية وجنوب إفريقيا وإسبانيا وسويسرا وتايلاند وتركيا وأوكرانيا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة ، بعض الأقمار الصناعية في المدار . [ 23 ]​​​​​​​​​​​​​​

تخطط وكالة الفضاء اليابانية (جاكسا) ووكالة ناسا لإرسال نموذج أولي لقمر صناعي خشبي يسمى لينغوسات إلى المدار في صيف عام 2024.لقد عملوا على هذا المشروع لعدة سنوات وأرسلوا أولى عينات الخشب إلى الفضاء في عام 2021 لاختبار مدى مقاومة المادة لظروف الفضاء. ^{[ 24 ]}

تستخدم معظم الأقمار الصناعية الدفع الكيميائي أو الأيوني لضبط مدارها أو الحفاظ عليه ، ^{[ 6 ] : 78،} بالإضافة إلى عجلات رد الفعل للتحكم في محاور دورانها الثلاثة أو وضعها. تتأثر الأقمار الصناعية القريبة من الأرض بشكل أكبر بتغيرات المجال المغناطيسي للأرض ومجال جاذبيتها وضغط إشعاع الشمس ؛ بينما تتأثر الأقمار الصناعية الأبعد بشكل أكبر بمجال جاذبية الأجرام الأخرى كالقمر والشمس. تستخدم الأقمار الصناعية طلاءات عاكسة فائقة البياض لحمايتها من أضرار الأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 25 ]} وبدون التحكم في المدار والاتجاه، لن تتمكن الأقمار الصناعية في مدارها من التواصل مع المحطات الأرضية على الأرض. ^{[ 6 ] : 75-76}

تستخدم المحركات الكيميائية في الأقمار الصناعية عادةً وقودًا أحادي المكون (مكون من جزء واحد) أو ثنائي المكون (مكون من جزأين) قابلًا للاشتعال التلقائي . تعني كلمة "قابل للاشتعال التلقائي" قدرة المادة على الاحتراق تلقائيًا عند ملامستها لبعضها البعض أو لمحفز . أكثر مخاليط الوقود استخدامًا في الأقمار الصناعية هي الوقود الأحادي القائم على الهيدرازين أو الوقود الثنائي المكون من أحادي ميثيل هيدرازين ورباعي أكسيد ثنائي النيتروجين . أما المحركات الأيونية في الأقمار الصناعية، فهي عادةً محركات تعمل بتأثير هول ، حيث تولد قوة الدفع عن طريق تسريع الأيونات الموجبة عبر شبكة سالبة الشحنة. يُعد الدفع الأيوني أكثر كفاءة من حيث استهلاك الوقود مقارنةً بالدفع الكيميائي، لكن قوة دفعه ضئيلة جدًا (حوالي 0.5 نيوتن أو 0.1 رطل _قوة )، وبالتالي يتطلب وقت احتراق أطول. تستخدم هذه المحركات عادةً غاز الزينون لكونه خاملًا ، وسهل التأين ، وذو كتلة ذرية عالية ، وقابلًا للتخزين كسائل تحت ضغط عالٍ. ^{[ 6 ] : 78-79}  

تستخدم معظم الأقمار الصناعية ألواحًا شمسية لتوليد الطاقة، بينما تستخدم بعض الأقمار الموجودة في الفضاء السحيق حيث ضوء الشمس محدود مولدات كهروحرارية تعمل بالنظائر المشعة . تُثبّت الألواح الشمسية على القمر الصناعي بواسطة حلقات انزلاقية ، وتدور هذه الحلقات لتكون عمودية على ضوء الشمس، مما يُولّد أكبر قدر من الطاقة. يجب أن تحتوي جميع الأقمار الصناعية المزودة بألواح شمسية على بطاريات أيضًا ، لأن ضوء الشمس يُحجب داخل مركبة الإطلاق وفي الليل. أكثر أنواع البطاريات شيوعًا للأقمار الصناعية هي بطاريات الليثيوم أيون ، وفي الماضي كانت تُستخدم بطاريات النيكل والهيدروجين . ^{[ 6 ] : 88-89}

صُممت أقمار مراقبة الأرض لرصد ومسح سطح الأرض، وهي عملية تُعرف بالاستشعار عن بُعد . تُوضع معظم هذه الأقمار في مدار أرضي منخفض للحصول على دقة بيانات عالية، بينما يُوضع بعضها في مدار ثابت بالنسبة للأرض لتغطية متواصلة. كما تُوضع بعض الأقمار في مدار متزامن مع الشمس للحصول على إضاءة ثابتة ورؤية شاملة للأرض. وبحسب وظائفها، قد تحتوي الأقمار على كاميرا عادية ، أو رادار ، أو ليدار ، أو مقياس ضوئي ، أو أجهزة قياس الغلاف الجوي. تُستخدم بيانات أقمار مراقبة الأرض بشكل أساسي في علم الآثار ، ورسم الخرائط ، والرصد البيئي ، والأرصاد الجوية ، وتطبيقات الاستطلاع . وبحلول عام 2021، بلغ عدد أقمار مراقبة الأرض أكثر من 950 قمراً، وتُشغّل شركة بلانيت لابز العدد الأكبر منها . ^{[ 26 ]}

ترصد الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية السحب ، وأضواء المدن ، والحرائق ، وآثار التلوث ، والشفق القطبي ، والعواصف الرملية والترابية، والغطاء الثلجي ، ورسم خرائط الجليد ، وحدود التيارات المحيطية ، وتدفقات الطاقة ، وغيرها. كما تستطيع أقمار الرصد البيئي رصد التغيرات في الغطاء النباتي للأرض ، ومحتوى الغازات النزرة في الغلاف الجوي، وحالة البحر، ولون المحيط، والحقول الجليدية. ومن خلال رصد التغيرات النباتية بمرور الوقت، يمكن رصد حالات الجفاف بمقارنة حالة الغطاء النباتي الحالية بمتوسطها على المدى الطويل. ^{[ 27 ]} ويمكن رصد الانبعاثات البشرية المنشأ بتقييم بيانات ثاني أكسيد النيتروجين _وثاني أكسيد الكبريت _في طبقة التروبوسفير .

عندما يتم نشر  قمر صناعي لمراقبة الأرض أو  قمر صناعي للاتصالات لأغراض  عسكرية  أو  استخباراتية  ، فإنه يُعرف باسم قمر صناعي للتجسس أو قمر صناعي للاستطلاع.

وتشمل استخداماتها الإنذار المبكر بالصواريخ، والكشف عن الانفجارات النووية، والاستطلاع الإلكتروني، والمراقبة التصويرية البصرية أو الرادارية.

الأقمار الصناعية الملاحية هي أقمار صناعية تستخدم إشارات التوقيت الراديوية المرسلة لتمكين أجهزة الاستقبال الأرضية من تحديد موقعها بدقة. وبفضل خط الرؤية الواضح نسبيًا بين الأقمار الصناعية وأجهزة الاستقبال الأرضية، بالإضافة إلى التطور المستمر للإلكترونيات، تستطيع أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية قياس الموقع بدقة تصل إلى بضعة أمتار في الوقت الفعلي.

الأقمار الصناعية الفلكية هي أقمار صناعية تُستخدم لرصد الكواكب البعيدة والمجرات وغيرها من الأجرام السماوية الخارجية. ^{[ 31 ]}

الأقمار الصناعية المربوطة هي أقمار صناعية متصلة ببعضها البعض بواسطة كابل رفيع يُسمى الرباط . ^{[ 32 ]} أما أقمار الاستعادة فهي أقمار صناعية تُستخدم لاستعادة حمولات الاستطلاع، والبيولوجية، والإنتاج الفضائي، وغيرها من الحمولات من المدار إلى الأرض. والأقمار البيولوجية هي أقمار صناعية مصممة لحمل الكائنات الحية، وعادةً ما تُستخدم في التجارب العلمية. ^{[ 33 ]} أما أقمار الطاقة الشمسية الفضائية فهي أقمار صناعية مُقترحة تقوم بتجميع الطاقة من ضوء الشمس ونقلها لاستخدامها على الأرض أو في أماكن أخرى. ^{[ 34 ]}

منذ منتصف العقد الأول من الألفية الثانية، تعرضت الأقمار الصناعية للاختراق من قبل منظمات متطرفة لبث الدعاية وسرقة المعلومات السرية من شبكات الاتصالات العسكرية. [ ^{35 ] [ 36 ] ولأغراض} الاختبار، تم تدمير أقمار صناعية في مدار أرضي منخفض بواسطة صواريخ باليستية أُطلقت من الأرض. وقد أظهرت روسيا والولايات المتحدة والصين والهند قدرتها على تدمير الأقمار الصناعية. ^{[ 37 ]} في عام 2007، أسقط الجيش الصيني قمرًا صناعيًا قديمًا للأرصاد الجوية، ^{[ 37 ]} تبعه إسقاط البحرية الأمريكية قمرًا صناعيًا للتجسس معطلاً في فبراير 2008. ^{[ 38 ]} في 18 نوفمبر 2015، وبعد محاولتين فاشلتين، أجرت روسيا بنجاح اختبار طيران لصاروخ مضاد للأقمار الصناعية يُعرف باسم نودول . في 27 مارس 2019، أسقطت الهند قمرًا صناعيًا تجريبيًا حيًا على ارتفاع 300 كيلومتر في 3 دقائق، لتصبح رابع دولة تمتلك القدرة على تدمير الأقمار الصناعية الحية. ^{[ 39 ] [ 40 ]} 

يصعب رصد وقياس استخدام الموارد في صناعة الأقمار الصناعية ومركبات الإطلاق نظرًا لطبيعتها التجارية الحساسة. ومع ذلك، يُعدّ الألومنيوم معدنًا مفضلًا في صناعة الأقمار الصناعية لخفة وزنه وانخفاض تكلفته نسبيًا، ويشكل عادةً حوالي 40% من كتلة القمر الصناعي. ^{[ 41 ]} ويُخلّف استخراج الألومنيوم وتكريره آثارًا بيئية سلبية عديدة ، وهو من أكثر المعادن كثافةً للكربون. ^{[ 42 ]} كما تتطلب صناعة الأقمار الصناعية عناصر نادرة مثل الليثيوم والذهب والغاليوم ، والتي يرتبط بعضها بآثار بيئية كبيرة نتيجةً لاستخراجها ومعالجتها، أو أنها محدودة التوافر. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]} وتتطلب مركبات الإطلاق كميات أكبر من المواد الخام لتصنيعها، وعادةً ما تُلقى مراحل التعزيز في المحيط بعد نفاد الوقود، ولا يُعاد استعادتها في العادة. ^{[ 43 ]} كان وزن كل من الصاروخين المعززين الفارغين المستخدمين في صاروخ أريان 5 ، واللذين كانا يتكونان بشكل أساسي من الفولاذ، حوالي 38 طنًا، ^{[ 46 ]} لإعطاء فكرة عن كمية المواد التي غالبًا ما تُترك في المحيط.

تُطلق عمليات إطلاق الصواريخ العديد من الملوثات في جميع طبقات الغلاف الجوي، وتؤثر بشكل خاص على الغلاف الجوي فوق التروبوبوز حيث يمكن أن تبقى نواتج الاحتراق لفترات طويلة. ^{[ 47 ]} قد تشمل هذه الملوثات الكربون الأسود ، _وثاني أكسيد الكربون ، وأكاسيد النيتروجين (NOx ₎ ، والألومنيوم ، وبخار الماء ، ولكن مزيج الملوثات يعتمد على تصميم الصاروخ ونوع الوقود. ^{[ 48 ]} تُعتبر كمية غازات الاحتباس الحراري المنبعثة من الصواريخ ضئيلة للغاية، إذ تُساهم بنسبة أقل بكثير، حوالي 0.01%، ^{[ 49 ]} من صناعة الطيران التي تُساهم بدورها بنسبة 2-3% من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية. ^{[ 47 ]}

لا تزال الدراسات جارية حول انبعاثات الصواريخ في طبقة الستراتوسفير وآثارها، ومن المرجح أن تكون هذه الآثار أكثر خطورة من تلك التي تحدث في طبقة التروبوسفير. ^{[ 43 ]} تشمل طبقة الستراتوسفير طبقة الأوزون ، ويمكن للملوثات المنبعثة من الصواريخ أن تساهم في استنزاف الأوزون بعدة طرق. تعمل الجذور الحرة مثل أكاسيد النيتروجين (NOx ₎ وهيدروكسيدات الهيدروكسيل (HOx ₎ وأكاسيد الكلور (ClOx _{) على استنزاف الأوزون ( O3)} في طبقة الستراتوسفير من خلال التفاعلات بين الجزيئات، ويمكن أن يكون لها تأثيرات هائلة حتى بكميات ضئيلة. ^{[ 47 ]} ومع ذلك، من المفهوم حاليًا أن معدلات الإطلاق يجب أن تزيد عشرة أضعاف لمضاهاة تأثير المواد الخاضعة للتنظيم والمستنزفة للأوزون. ^{[ 50 ] [ 51 ]} في حين أن انبعاثات بخار الماء تُعتبر خاملة إلى حد كبير، فإن الماء (H2O ₎ هو الغاز المصدر لهيدروكسيدات الهيدروكسيل (HOx _)، ويمكنه أيضًا أن يساهم في فقدان الأوزون من خلال تكوين جزيئات الجليد. ^{[ 50 ]} يمكن لجزيئات الكربون الأسود المنبعثة من الصواريخ أن تمتص الإشعاع الشمسي في طبقة الستراتوسفير، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء المحيط، والذي بدوره قد يؤثر على ديناميكيات دوران طبقة الستراتوسفير. ^{[ 52 ]} ويمكن أن يؤدي كل من ارتفاع درجة الحرارة والتغيرات في الدوران إلى استنزاف طبقة الأوزون.

تنشأ تهديدات خاصة من الخروج غير المنضبط من المدار.

من بين حالات فشل الأقمار الصناعية البارزة التي تسببت في تلوث ونشر المواد المشعة، نجد Kosmos 954 و Kosmos 1402 و Transit 5-BN-3 .

عندما تصل الأقمار الصناعية إلى نهاية عمرها الافتراضي بطريقة مُحكمة، يتم إخراجها من مدارها عمدًا أو نقلها إلى مدار مقبرة أبعد عن الأرض للحد من الحطام الفضائي . إن جمعها أو إزالتها فعليًا غير مُجدٍ اقتصاديًا، بل وغير ممكن حاليًا. كما أن نقل الأقمار الصناعية إلى مدار مقبرة غير مستدام لأنها تبقى هناك لمئات السنين. ^{[ 43 ]} سيؤدي ذلك إلى مزيد من تلوث الفضاء ومشاكل مستقبلية تتعلق بالحطام الفضائي. عند إخراج الأقمار الصناعية من مدارها، يُدمر جزء كبير منها أثناء دخولها الغلاف الجوي بسبب الحرارة، مما يُدخل المزيد من المواد والملوثات إلى الغلاف الجوي. ^{[ 41 ] [ 58 ]} وقد أُثيرت مخاوف بشأن الضرر المُحتمل لطبقة الأوزون وإمكانية زيادة بياض الأرض ، مما يُقلل من الاحترار ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى هندسة مناخية غير مقصودة. ^{[ 43 ]} بعد إخراجها من مدارها، ينتهي المطاف بـ 70% من الأقمار الصناعية في المحيط، ونادرًا ما يتم استعادتها. ^{[ 47 ]}

تم اقتراح استخدام الخشب كمادة بديلة للحد من التلوث والحطام الناتج عن الأقمار الصناعية التي تعود إلى الغلاف الجوي. ^{[ 59 ]}

تشكل الحطام الفضائي مخاطر على المركبات الفضائية ^{[ 61 ] [ 62 ]} (بما في ذلك الأقمار الصناعية) ^{[ 62 ] [ 63 ]} في المدارات الأرضية أو التي تعبرها، ولها القدرة على التسبب في متلازمة كيسلر ^{[ 64 ]} التي قد تحد من قدرة البشرية على القيام بمهام فضائية في المستقبل. ^{[ 65 ] [ 66 ]}

مع ازدياد عدد مجموعات الأقمار الصناعية ، مثل ستارلينك التابعة لشركة سبيس إكس ، أفاد المجتمع الفلكي، كالاتحاد الفلكي الدولي ، بتزايد التلوث المداري بشكل ملحوظ. ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]} وخلص تقرير صادر عن ورشة عمل SATCON1 عام 2020 إلى أن تأثيرات مجموعات الأقمار الصناعية الكبيرة قد تؤثر بشدة على بعض جهود البحث الفلكي، وسرد ست طرق للتخفيف من الضرر الذي يلحق بعلم الفلك. ^{[ 72 ] [ 73 ]} ويعمل الاتحاد الفلكي الدولي على إنشاء مركز (CPS) لتنسيق أو تجميع التدابير الرامية إلى التخفيف من هذه الآثار الضارة. ^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}

نظراً لضعف قوة الإشارة المستقبلة من البث عبر الأقمار الصناعية، فإنها عرضة للتشويش من قبل أجهزة الإرسال الأرضية. ويقتصر هذا التشويش على المنطقة الجغرافية الواقعة ضمن نطاق جهاز الإرسال. وتُعد أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أهدافاً محتملة للتشويش، ^{[ 77 ] [ 78 ]} ولكن إشارات الهاتف والتلفزيون عبر الأقمار الصناعية تعرضت أيضاً للتشويش. ^{[ 79 ] [ 80 ]}

كما أنه من السهل جدًا إرسال إشارة راديو حاملة إلى قمر صناعي ثابت بالنسبة للأرض، مما يؤدي إلى التداخل مع الاستخدامات المشروعة لجهاز الإرسال والاستقبال الخاص به. ومن الشائع أن تقوم المحطات الأرضية بالإرسال في أوقات أو ترددات خاطئة في الفضاء الفضائي التجاري، مما يؤدي إلى إضاءة جهاز الإرسال والاستقبال بشكل مزدوج، وبالتالي تعطيل التردد. يمتلك مشغلو الأقمار الصناعية الآن أدوات وأساليب مراقبة متطورة تمكنهم من تحديد مصدر أي إشارة حاملة وإدارة نطاق تردد جهاز الإرسال والاستقبال بكفاءة.

بشكل عام، تغطي اتفاقية المسؤولية المسؤولية .