Kritikalität im Weltraumschrott

Welche Satellitendichte in LEO ist zulässig, bevor eine einzige Kollision eine vernünftige Chance hat, die katastrophale Zerstörung von allem im Orbit auszulösen? Wie viele Größenordnungen liegen wir derzeit unter diesem Niveau – ist dies ein praktisches Problem, das unsere Fähigkeit, den Weltraum langfristig zu nutzen, einschränkt?

(Der Grund, warum eine einzelne Kollision zu einer nahezu vollständigen Zerstörung führen kann, liegt darin, dass Satelliten, wenn sie kollidieren oder schwer beschädigt werden, viele Trümmerstücke freisetzen, die andere Satelliten schwer beschädigen und weitere Kollisionen verursachen können. Wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit Trümmern (vorher Deorbiting) mal die Anzahl der durch die Kollision erzeugten Trümmerstücke größer als eins ist, landen Sie in einem überkritischen Regime wie bei viralen Pandemien und nuklearen Kernschmelzen/Explosionen.)

Downvoter: Bitte schauen Sie nach Kessler-Effekt .
Ich denke, die nukleare Analogie verwirrt hier nur die Dinge.
@Chris - Vielleicht ja, aber der Punkt sollte sein, dass es in der Kernphysik quantitativ sehr gut verstanden wird. Dies ist ebenso verständlich, daher würde ich auf eine ebenso endgültige Antwort hoffen.
Ich habe das gehockt, aber ich stimme Chris zu, das Herausnehmen des nuklearen Absatzes würde dieser Frage wirklich helfen.
@RoryAlsop - Fair genug; Ich habe sowohl das Vertrauen auf Analogien abgeschwächt als auch die Analogie erweitert.

Antworten (1)

Was Sie beschreiben, wurde vor einigen Jahren von Donald Kessler bei der NASA populär gemacht. Es wurde seitdem als „ Kessler-Syndrom “ bezeichnet.

Kurz gesagt, eine Kollision könnte durchaus eine kaskadierende Kettenreaktion von Kollisionen auslösen. Beachten Sie, dass die Zeitskalen dafür nicht unbedingt in der Größenordnung von Minuten oder sogar Stunden liegen ... Kollisionen können einfach immer häufiger auftreten.

Was diese Dichte tatsächlich ist, dafür gibt es keine feste Zahl. Je nachdem, welche Studie Sie lesen, könnten wir uns jetzt sogar an diesem kritischen Punkt befinden. Hier ist ein aktuelles von dem Mann selbst (PDF-Warnung).

Gibt es eine Studie, die Sie verlinken können? Es ist viel darüber bekannt, wie man Neutronenabsorber usw. verwendet, um Reaktionen zu kontrollieren; vermutlich gibt es in solchen Studien analoge Berechnungen? (Es gibt ständig neue Starts, bei denen Orbiter schneller hinzugefügt werden als alte, die aus der Umlaufbahn genommen werden, so dass eine ganze Reihe von Menschen mit Milliarden von Dollar insgesamt noch nicht glauben, dass wir am kritischen Punkt sind, oder die Chance eines Auslösers dafür einschätzen sehr niedrig sein.)
Ich habe solche Studien gelesen (für die ich keine offenen Quellen finden kann / an die ich mich nicht erinnern kann), aber im Allgemeinen denke ich nicht, dass sie so gut verstanden werden. Ein Grund ist in erster Linie die Beschreibung der "räumlichen Dichte" ... die Natur der Umlaufbahnen macht es schwierig, überhaupt eine Beschreibung zu finden. Was ist zum Beispiel eine "Region" im Weltraum? Ist es nur ein Höhenband? Wenn ja, wie berücksichtigen Sie unterschiedliche Neigungen oder relative Phasenwinkel?
Sie integrieren? Ich würde erwarten, dass die erwartete Anzahl von Impaktoren, die bei einer Kollision freigesetzt werden, am schwierigsten festzunageln wäre. Wenn man das wüsste, müsste die Neigungs-/Phasenwinkelverteilung nach dem Aufprall vergleichsweise einfach sein. Sicher, Sie würden nur eine Annäherung an das mittlere Feld erhalten, aber wenn Sie sich Sorgen um die Größenordnung machen, sollte das ausreichend sein. Wie auch immer, das Kessler-Papier deckt das ab, was ich zu finden gehofft hatte!
Aber die Integration beispielsweise über die Neigung ist bestenfalls irreführend, da es bestimmte Regime (beispielsweise sonnensynchrone) gibt, die um Größenordnungen bevölkerungsreicher sind als andere.
Es ist ein dreifaches Integral: der Fluss von der erwarteten Verteilung von Fragmenten (1), die von allem, was da ist, erzeugt wird (2), durch den Querschnitt von allem, was da ist (3). Ich gebe zu, dass die Zeit es sehr komplex machen könnte, da Trümmerpfade in verschiedene Regimes eintreten (anfangs gut isoliert bis stark diffundiert von Trümmer-Trümmer-Kollsionen über lange Zeiträume). Ich hatte nur an schnelle Kaskaden gedacht, aber ich verstehe, wie man mitten in einer langsamen sein kann und es nicht einmal weiß.
Die Verbindung zu dieser Studie ist jetzt unterbrochen; Können wir einen Titel oder einen aktualisierten Link haben?
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