Iridium-Cosmos-Nachkollisionsvektoren

Ich habe mir diesen Artikel angesehen . Bei dieser Frage geht es um die Bewegung von Fragmenten unmittelbar nach der Kollision. Ich habe die folgenden Zahlen und Zitate aus dem Link gezeichnet.

Abbildung 9 zeigt die Entwicklung der Trümmerwolken 180 Minuten nach der Kollision, fast zwei Umdrehungen später. Die Ausbreitung jeder Trümmerwolke um ihre jeweilige Umlaufbahn zeichnet sich bereits ab.

Abbildung 9: Abbildung 9. Ansicht der Umlaufbahnen und Trümmer von Iridium 33 und Cosmos 2251 180 Minuten nach der Kollision

Der nächste Ausschnitt betrifft eine Momentaufnahme etwa 30 Sekunden nach der Kollision.

Die Untersuchung des interaktiven 3D-Szenarios (siehe Abbildung 10) zeigt große relative Geschwindigkeitskomponenten außerhalb der Ebene, das offensichtliche Ergebnis der Kopplung der beiden Massen, trotz der Hypergeschwindigkeitsnatur der Kollision. Es gibt auch eine große Anzahl von Trümmerstücken von Cosmos 2251 mit signifikanten radialen (nach unten gerichteten) relativen Geschwindigkeiten, obwohl nicht ersichtlich ist, warum diese Situation der Fall sein sollte. Es ist zu hoffen, dass die Verfügbarkeit dieses Datensatzes Forschern mit Fachkenntnissen in Hochgeschwindigkeitseinschlägen helfen wird, eine vollständigere Beschreibung der Kollisionsgeometrie für dieses Ereignis zu entwickeln.

Abbildung 10: Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bei dieser Frage geht es nicht um die erwähnten radialen (Abwärts-) Geschwindigkeiten, obwohl ich zugebe, dass es merkwürdig ist.

Die Implikation der beiden Screenshots, bei denen Abbildung 9 drei Stunden nach Abbildung 10 liegt, ist, dass das Spektrum der relativen Geschwindigkeiten im Vergleich zu den ursprünglichen Satellitengeschwindigkeiten sehr klein ist. Die Frage ist, warum werden nicht sofort mehr Fragmente mit einer Reihe von Hochgeschwindigkeitskursen zwischen den beiden ursprünglichen Trajektorien erzeugt?

Wenn es hilft, denken Sie an den Aufprall zweier Billardkugeln, in einem solchen Fall behält keine der Kugeln ihre ursprüngliche Richtung bei und beide bewegen sich in sehr unterschiedliche Richtungen, entsprechend der normalen Erwartung einer nahezu elastischen Kollision.

Ich sehe eine mögliche Erklärung, dass die Kollision ein Streifschlag war, die Hauptkörper so blieben, wie sie waren, und das Spektrum der ausgestoßenen Fragmente nahezu unelastisch ist, in dem Sinne, dass viel Kollisionsenergie verloren geht und daher die relativen Geschwindigkeiten niedrig sind.

Hat jemand mehr Einblick in diese?

Antworten (2)

Mit den Satelliten in LEO werden relativ wenige Trümmer mit einer höheren Geschwindigkeit als zum Zeitpunkt des Aufpralls auftreffen, während sie sich auf einer ungefähr ähnlichen Flugbahn wie zu Beginn bewegen. Das bedeutet, dass die meisten Trümmer, die in zufällige Richtungen verstreut sind, mit einer Geschwindigkeit, die ungefähr der Anfangsgeschwindigkeit am Aufprallpunkt entspricht, in elliptische Umlaufbahnen eintreten würden. Und das bedeutet, dass Apoapsis deutlich nach oben geht und Periapsis - nach unten. Und die Periapsis bei LEO signifikant zu senken, bedeutet eines: Wiedereintritt.

Ungefähr alle Trümmer, die aus kreisförmigen Umlaufbahnen herausgeschleudert wurden, waren zwei Umdrehungen später bereits verbrannt, egal ob sie direkt nach dem Einschlag nach unten gingen oder in Richtung der neuen Apoapsis aufstiegen und dann fast eine Umdrehung später nach unten gingen.

Was übrig blieb, waren Trümmer, die nicht am Kern der Kollision beteiligt waren, weggerissen und zerschmettert durch die Vibration der beanspruchten Struktur, die nicht viel von der Anfangsgeschwindigkeit gewannen oder verloren, plus wenige, die genau rechts genug Geschwindigkeit erreichten Winkel nicht fallen - Apoapsis steigt, Periapsis nicht - sicherlich nicht viele von ihnen, da Hypervelocity-Kollisionen in der Regel unflexibel sind, Metall spritzt statt zu zerbrechen, was bedeutet, dass es unwahrscheinlich ist, Geschwindigkeit zu gewinnen oder zu verlieren, - niedrigere Periapsis viel wahrscheinlicher.

Kurz gesagt, um einen Satelliten in einen stabilen LEO zu bringen, ist einiges an Mathematik erforderlich, und wenn Sie seine Geschwindigkeit zufällig um einen großen Faktor ändern, ist die Chance, dass er im Orbit bleibt, ziemlich gering. Der Spielraum ist nicht viel.

Es ist nicht so, dass die meisten Trümmer in diese Umlaufbahnen eingedrungen sind, die durch die "Wolken" angezeigt werden. Einfach gesagt, die meisten Trümmer, die sich nicht entlang dieser Bahnen bewegten, verbrannten beim Wiedereintritt.

Bis jetzt bin ich der naiven Ansicht gefolgt, dass das Ergebnis der Kollision außerhalb der Ebene (und wir könnten es weiter abstrahieren, um zu sagen, beginnend in einer kreisförmigen Umlaufbahn, Kollision um 90 Grad außerhalb der Ebene, keine radiale Komponente, keine Komponente entlang der Spur) wäre eine Rotation der Knotenlinie, wenn sie an den Polen vorkäme, ebenso wäre es eine Neigungsänderung, wenn sie am Äquator vorkäme. Habe ich Recht, dass Sie stattdessen sagen, dass der neue Geschwindigkeitsvektor, der unabhängig von der Ausrichtung einfach anders ist, bedeutet, dass eine neue gegenüberliegende Apsis erstellt wird, wodurch eine Ellipse entsteht?
Angenommen, dies scheint sinnvoll zu sein, aber meinen Sie wirklich, dass alle Fragmente mit den unterschiedlichsten Überschriften, die in Abb. 10 zu sehen sind, drei Stunden später in Abb. 9 wieder eingetreten sind? Nur um zu sehen, ob ich Ihnen gut folgen kann, sicherlich ist die Anfangshöhe unverändert, es ist nur die gegenüberliegende Apsis, die entweder gestiegen oder fertig ist, also sollten wir mit all den höheren verbleiben, wenn die niedrigeren aus der Umlaufbahn geraten sind. Folgst du meiner Argumentation da?
@Puffin: Ihre erste Frage: Ja. Die Umlaufbahn kümmert sich wirklich nicht um Pole oder die Rotation des Planeten darunter, es ist eine willkürliche Korrelation, die uns nur interessiert, weil wir dort unten sind und den Satelliten benutzen. Wenn der Geschwindigkeitsvektor nur in einer Ebene gedreht wird, die die Erde berührt, dreht sich die Ellipse (Kreis) nur, bleibt aber eine Umlaufbahn. Wenn es sich dreht und die Geschwindigkeit zunimmt, erzeugen Sie eine höhere Apoapsis, aber die Periapsis bleibt. Alles andere erhöht mit ziemlicher Sicherheit die Exzentrizität - was höchstwahrscheinlich eine Senkung der Periapsis bedeutet.
Zu Ihrer zweiten Frage: Wenn Sie die Richtung der Geschwindigkeit in radialer / antiradialer Richtung ändern, ändern Sie die Exzentrizität, nicht den durchschnittlichen Radius. Das bedeutet, dass die Apoapsis ungefähr so ​​stark ansteigt wie die Periapsis abfällt (nicht genau, aber so kann man es sich vorstellen). Eine andere ungenaue Art, sich das vorzustellen, ist, wenn Sie sich in einer kreisförmigen Umlaufbahn befinden und eine radiale / antiradiale Verbrennung durchführen, drehen Sie den Kreis der Umlaufbahn um den Punkt, an dem Sie sich befinden, ohne seine Ebene zu ändern, sodass er aufhört, koaxial zu sein Beim Planeten taucht eine Seite unter die Oberfläche, während die andere aufsteigt.
... also braucht man bei jeder Richtungsänderung aus der Tangentialebene heraus viel positive Geschwindigkeitsänderung, um den Höhenverlust der Periapsis zu überwinden. Beim Crash bekommst du es nicht hin - du verlierst meistens an Geschwindigkeit. Alle Trümmer, die aufgestiegen sind, werden auf der anderen Seite der Erde herunterfallen, wenn die potenzielle Energie, die zum Aufstieg zur höheren Apoapsis geliehen wurde, zurückgezahlt werden muss, indem sie in Richtung der unteren Periapsis fällt.

Satelliten sind keine Billardkugeln, sie sind komplexe Strukturen, die darauf ausgelegt sind, den zu erwartenden Belastungen während ihrer Lebensdauer standzuhalten. Stellen Sie sich als Beispiel vor, der Aufprall fand zwischen den Körpern der Satelliten statt. Die Arme, die die Solarfelder halten, sind nicht sehr stark und würden daher brechen, bevor sie den Feldern eine große Geschwindigkeitsänderung verleihen. Dies würde dazu führen, dass die Arrays (oder vielleicht Teile davon) den Aufprall mit einer ähnlichen Geschwindigkeit verlassen wie der Satellit vor dem Aufprall.

Ich kann sehen, dass das Beispiel, das Sie gegeben haben, Sinn macht, es sagt, was passieren könnte, wenn wir das Ergebnis als Ausgangspunkt akzeptieren, aber es geht nicht wirklich auf die Frage ein und versucht nicht zu sagen, warum es so ist.
Oder habe ich da vielleicht etwas übersehen?
Ich denke schon. Wenn wir einen Satelliten als eine Ansammlung lose verbundener Teile betrachten, werden die meisten von ihnen die Kollision mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit verlassen, mit der sie hineingekommen sind. Dies erklärt die Zahl entlang der alten Umlaufbahn. Einige von ihnen, die direkten Einfluss auf Teile des anderen Satelliten haben, werden große Geschwindigkeitsänderungen haben, aber diese Bits werden weit auseinander streuen.
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