Kessler-Syndrom aus Sicht eines Künstlers
Alles wird schlecht
Der numerische Ausdruck des technologischen Fortschritts, die Tatsache, dass die Anzahl der Satelliten zunimmt, hat auch seine Schattenseiten. Auf keinen Fall geht jeder Apparat am Ende seines aktiven Lebens kulturell in eine spezielle Grabbahn, um niemanden zu stören. Wenn der Satellit von der oberen Stufe oder der letzten Stufe der Trägerrakete getrennt ist, befinden sie sich beide in der Ziel- oder Transferbahn, und nicht jede obere Stufe geht dann in ihre Entsorgungsbahn. Die Konstruktionsmerkmale der Raketen führen auch dazu, dass auf einem abgefeuerten Fahrzeug mehrere Objekte von Weltraummüll auftreten können. Infolgedessen näherte sich 2020 die Anzahl der verfolgten Objekte im Orbit 21.000.
NASA ODPO Bild
Und Berechnungen der Menge an Weltraummüll sind pessimistisch - Satelliten und verbrauchte Stufen explodieren manchmal (genauer gesagt, sie platzen, wenn ein Tank, in dem der Druck erhalten geblieben ist, zusammenbricht) und kollidieren bisher selten miteinander. Abhängig von den Einstellungen des Modells wächst die Müllmenge langsam oder schnell. Und es ist wichtig anzumerken, dass diese Modelle noch nicht für die Bereitstellung der riesigen Weltraumkonstellationen Starlink, OneWeb, Amazon Project Kuiper und mehrerer möglicher chinesischer Gegenstücke verantwortlich sind.
NASA-Berechnungen im LEGEND-Modell
Gefährliche Kreuzungen
Bei aller Ernsthaftigkeit der Gefahr einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, die uns bedroht, gibt es zwei wichtige Fakten, die am deutlichsten als Fehler des Films "Schwerkraft" erkennbar sind. Erstens besteht keine Notwendigkeit, ein sofortiges explosives Wachstum der Menge an Weltraummüll zu befürchten. Modelle zeigen einen allmählichen Anstieg der Anzahl von Satellitenkollisionen im Orbit. Nach Berechnungen der Europäischen Weltraumorganisation kommt es etwa alle fünf Jahre zu einer schweren Kollision von Objekten im Orbit. Die Häufigkeit von fünf Kollisionen pro Jahr, die den Start neuer Satelliten nahezu unmöglich machen, wird um das 22. Jahrhundert erwartet. Zweitens werden solche Kollisionen nicht alle Satelliten in allen Umlaufbahnen ausschalten, es gibt immer noch relativ sichere Routen im Weltraum sowie sehr gefährliche Kreuzungen.
Die Konzentration von Satelliten in bestimmten Umlaufbahnen, Quelle
Erdumlaufbahn . Sein Hauptvorteil ist, dass der Satellit umso schneller gegen die Überreste der Atmosphäre abbremst und in seinen dichten Schichten verbrennt, je niedriger die Umlaufbahnhöhe ist. Bei Höhen bis zu 600 km kann die Zeit je nach Fläche und Masse des Geräts stark variieren. Nach Schätzungen der Europäischen Weltraumorganisation werden jedoch in 25 Jahren alle Trümmer ohne unsere Teilnahme verschwinden.
Orbitalverteilung von Objekten im MASTER-Modell der Europäischen Weltraumorganisation
Polar- und sonnensynchrone Bahnen... Umlaufbahnen mit einer Neigung von 90 ° und einer Höhe von 800-1200 km sind heute der gefährlichste Ort im Weltraum. Erstens wurden dort bereits viele Satelliten gestartet - diese Umlaufbahnen sind sehr praktisch für die Beobachtung der Erde. Ferner kreuzen sich die Umlaufbahnen oberhalb der Pole, wo die Kollisionsgefahr um ein Vielfaches zunimmt und eine Kollision in jedem Winkel, einschließlich frontal, möglich ist, wenn maximale Energie freigesetzt wird und die Trümmer auf einer Vielzahl von Flugbahnen verstreut sind. Und schließlich fliegen hier bereits Trümmer der Kollision von 2009, als der lange zerbrochene sowjetische Satellit Kosmos-2251 und das arbeitende Iridium-33 auf sich kreuzenden Strecken kollidierten und 2.296 sichtbare Trümmer bildeten. Tatsächlich fand diese Kollision an der wahrscheinlichsten Stelle statt - in der Nähe des Pols in 789 km Höhe.Die Konstellationen von Satelliten werden diesen Ort noch gefährlicher machen - OneWeb muss in einer polaren Umlaufbahn in einer Höhe von 1200 km arbeiten, und Starlink plant, Umlaufbahnen in Höhen von 1100, 1325, 1130 und 1275 km anzuzeigen, und das Unternehmen wurde bereits gebeten, sich nur auf Geräte in einer Höhe von 550 km zu beschränken.
Navigationssatelliten in mittleren Umlaufbahnen . GLONASS-Satelliten befinden sich in drei Ebenen in einer Höhe von 19400 km, GPS - 20180, Beidou - 21500 und Galileo - 23222. Dies reicht aus, um sichtbare Dichtestöße in den Diagrammen zu bilden, aber selbst unter Berücksichtigung der defekten Geräte ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision hier sehr gering. Es gibt noch nicht so viele Satelliten, aber es gibt immer noch genug Platz.
Geotransitionsbahnen . Dichtestöße, die in den Diagrammen erkennbar sind, ergeben geostationäre Übertragungsbahnen, in denen die letzten oder vorletzten Stufen der Raketen, die Satelliten in geostationäre Bahnen versetzen, verbleiben. Unterschiedliche erforderliche charakteristische Geschwindigkeit (Delta-V) ergibt bis zu drei wahrnehmbare Gruppen - von Baikonur, Cape Canaveral und Kourou. Hier gibt es keine lebenden Fahrzeuge, nur alte Trümmer, und die Wahrscheinlichkeit einer Kollision ist bislang relativ gering.
, NASA
... Es ist sehr praktisch für den Betrieb von Relaissatelliten und meteorologischen Geräten, die die gesamte Hemisphäre beobachten. Daher gibt es relativ viele Satelliten, und die Tatsache, dass es seit langer Zeit verwendet wird, bedeutet, dass dort genügend alte zerbrochene Trümmer vorhanden sind. Kräfte, die eine störende Wirkung auf die Umlaufbahn haben und deren Aufrechterhaltung Kraftstoff benötigt, tragen hier in besonderem Sinne dazu bei, "Trümmer zu entfernen" - der Mond, der ohne Treibstoff oder zerbrochenes Raumschiff bleibt, wird allmählich mit einer Neigung von 15 ° in die Umlaufbahn gezogen, und die leichte Asymmetrie der Erde platziert Trümmer in dem Gebiet einer von zwei Gleichgewichtspunkten. Hier befinden sich jedoch Objekte in einer Umlaufbahn mit hoher Exzentrizität (länglich, nicht kreisförmig), sodass Kollisionen mit einer Relativgeschwindigkeit von bis zu 4 km / s möglich sind. Es hat auch seine eigene Grabbahn etwas höher,und ein zunehmender Anteil der Satelliten lebt so weit, dass ihnen der Treibstoff ausgeht und sie ihre letzten Tropfen für die zivilisierte Pflege auf dem Friedhof ausgeben. Die Einzigartigkeit der geostationären Umlaufbahn besteht auch darin, dass ein spezieller Scavenger-Satellit hier tatsächlich arbeiten kann (zum Beispiel könnte er in einer polaren Umlaufbahn die Dinge nur in Fahrzeugen in Ordnung bringen, die in derselben Ebene fliegen).
Der Kampf um Sauberkeit
Wie sie sagen, ist das Aufstellen und Verstehen eines Problems bereits die halbe Lösung. Die Tatsache, dass sich das Kessler-Syndrom langsam entwickelt, bedeutet, dass die Menschheit die Chance hat, damit umzugehen. Es wird nicht einfach sein - Objekte, die sich bereits im Weltraum befinden, werden nach und nach selbst mehr Trümmer erzeugen, und niemand wird zustimmen, ein Moratorium für den Start neuer Satelliten einzuführen. Aber das Problem ist auch nicht unlösbar - in den letzten Jahren sind verschiedene Projekte zur Beseitigung von Weltraummüll aufgetaucht - von Segeln und Kabelsystemen bis hin zu extravaganten Ideen wie Netzen.oder Müll in Treibstoff für Schnitzelflüge recyceln. Es gibt noch keine Standards und verbindlichen Anforderungen, aber es besteht die Hoffnung, dass Fahrzeuge in absehbarer Zeit zuverlässige Systeme erhalten, die selbst kaputte Satelliten umkreisen können. wenn er nicht ohne Zugang zum Weltraum bleiben will.