(Bei dieser Frage geht es nicht darum, Altmetall aus dem Orbit zu holen und zu recyceln: Bitte lesen Sie den zweiten und dritten Abschnitt des Fragentextes.)
Stellen Sie sich ein Objekt vor, das nicht für den atmosphärischen Wiedereintritt konstruiert wurde oder dessen Fähigkeit verloren hat (z. B. eine Raumstation oder ein Teil davon, ein Raumschiff mit ausgefallenem Antrieb), das sich in der Umlaufbahn um einen Planeten befindet. Nehmen wir nun an, dass die Bewohner der Planetenoberfläche entscheiden, dass es wünschenswert ist, dass das Objekt (meistens) intakt an die Oberfläche gebracht wird.
Was wäre ein vernünftiger Weg, um dies zu erreichen?
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Das relevante Setting ist nahe Zukunft, aber Post-Cataclysm: Die Vorgänger der Oberflächenbewohner hatten die Fähigkeit, umfangreiche Infrastrukturen im Weltraum aufzubauen und interplanetare Reisen zu unternehmen. Die Technologie, die der sich erholenden Zivilisation an der Oberfläche derzeit zur Verfügung steht, ist als modern erkennbar, vielleicht plus ein paar Handwavium-Gadgets. Die Oberflächenbewohner sind nicht in der Lage, den Magical Space Drive™ zu reproduzieren, der den Vorgängern die gewöhnliche Raumfahrt ermöglichte, aber sie würden genug wissen, um beispielsweise einen aus dem Orbit geholten Raumschiffmotor als Energiequelle wiederzuverwenden.
Die Beschränkung auf das technologische Niveau ist wichtig, da es keinen Sinn machen würde, wenn die Oberflächenbewohner zu geringeren Kosten stattdessen Dinge auf der Oberfläche herstellen könnten, die dem gleichen Zweck wie die Bergung dienen. Das schließt aus, ein wiedereintrittsfähiges Frachtschiff hochzuschicken, das Zeug einzuladen und es dann wieder nach unten zu fliegen. Es ist aber auch erforderlich, dass sie zumindest kurzfristig Dinge in eine ausreichende Höhe schicken können, um die Bergungsaktion überhaupt durchführen zu können.
Das nächste, was mir einfiel, war, dass sich jemand in die Umlaufbahn begab und Triebwerksmodule (vielleicht einfache chemische Raketen) mitbrachte, die dann am Ziel befestigt und verwendet wurden, um es zu verlangsamen und es in die Umlaufbahn zu bringen. Ich kenne jedoch keine robuste Möglichkeit, beliebige Satelliten so zu modifizieren, dass sie den Wiedereintritt überleben.
Zusätzliche Informationen, die relevant sein könnten:
Die Operation ist Routine, muss aber nicht auf unbestimmte Zeit durchgehalten werden. Falls nötig, könnten die Oberflächenbewohner auf technologische Relikte zurückgreifen, die sie auf der Oberfläche gefunden haben: Sie verbrauchen beispielsweise einen Magical Space Drive, um eine Crew nach oben zu schicken, in der Erwartung, dass sie mindestens zwei Magical Space Drives zurückbringen können. Alternativ könnten sie jede von den Vorgängern eingerichtete Infrastruktur nutzen, die die Katastrophe und den anschließenden Mangel an Wartung überstanden hat und ausreichend funktionsfähig bleibt.
Es wird bevorzugt, dass der Planet selbst der Erde so ähnlich wie möglich ist, aber wenn sich herausstellt, dass der Engpass bei dieser Frage die Planetenmasse, die atmosphärische Zusammensetzung oder etwas in dieser Richtung ist, können diese Parameter geändert werden.
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Mir sind mehrere Fragen zu verwandten Themen bekannt, aber ich konnte anhand dieser Informationen keine vollständige Lösung für die vorliegende Frage finden. Links werden hier als Referenz hinterlassen und um die Unterschiede dieser Frage von ähnlichen hervorzuheben.
Wie man Weltraummüll effizient deorbitiert, hat einige kreative Lösungen für das De-Orbiting, ohne viel futuristische Technologie zu erfordern; Die Frage befasst sich jedoch nur mit der Frage, wie Weltraumschrott aus dem Orbit entfernt werden muss, damit er beim Abstieg brennen kann. Die vorliegende Frage erfordert, dass das aus der Umlaufbahn entfernte Objekt größtenteils intakt an die Oberfläche zurückgebracht wird.
Wäre Ablation ein effektiver Weg, um Objekte im Weltraum umzulenken? untersucht einen alternativen Weg, um Delta-V zu vermitteln, behandelt aber in ähnlicher Weise nicht das Problem des Wiedereintritts.
Wie kann ich einen Asteroiden fangen , stellt die gleiche Frage, außer dass man darauf abzielt, Asteroiden anstelle von künstlichen Satelliten zu fangen. Mehrere Lösungen beinhalten die vorherige Zerstörung des Asteroiden, um den Transport zu erleichtern, was hier unerwünscht ist, wo die interessierenden Objekte empfindliche technologische Artefakte sein könnten. Andere Antworten schlagen die Verwendung eines Weltraumaufzugs vor , der für das für diese Frage erforderliche Technologieniveau nicht verfügbar wäre. Die Möglichkeit, einen von den Vorgängern gebauten Aufzug zu verwenden, lässt die Fragen der Wartung und des Betriebs eines Weltraumaufzugs ohne die Möglichkeit, einen zu bauen.
How to Effectively Collect and Recycle Space Junk befasst sich mit dem Sammeln und Recyceln von Objekten im Orbit, wird jedoch in der Nähe eines Körpers ohne Atmosphäre durchgeführt und verbietet ausdrücklich das Verlassen des Orbits. Auch das betrachtete Technologieniveau liegt weit außerhalb der Beschränkungen dieser Frage.
Es gibt auch einen xkcd-Beitrag , von dem ich sicher bin, dass er irgendwann auftauchen wird.
Astronautik-Ingenieur hier, ich versuche es mal.
Wie Sie wahrscheinlich aus den von Ihnen verlinkten verwandten Fragen wissen sollten, ist das Einfangen und Verlassen der Umlaufbahn unkontrollierbarer verlassener Satelliten äußerst schwierig und kostspielig und seit den späten 1960er Jahren Gegenstand von Forschung und Spekulation. Um sie in einem Stück an die Oberfläche zu bringen, müssen Sie mit den folgenden Faktoren fertig werden:
Das Einfangen von orbitalen Trümmern ist eine entsetzlich komplexe Wissenschaft, und ganze Doktorarbeiten wurden zu diesem Thema geschrieben. Aber einfach gesagt, Sie brauchen eine Möglichkeit, das zu rettende Ding zu fangen, es auf irgendeine Weise zu stabilisieren, damit Sie es greifen können, und es dann für den Wiedereintritt zu sichern. Ihr Fahrzeug benötigt also einen Vorrat an Treibstoff und einen vollständigen Satz Manövrierdüsen, um seine Umlaufbahn auf die des Ziels ändern zu können und sich nach der Erfassung des Ziels auf die Rücklaufbahn (die dieselbe sein kann oder nicht) zu bewegen als Startbahn). Grappling ist ein echtes Problem, da heruntergekommene Satelliten mit relativ hoher Geschwindigkeit außer Kontrolle geraten können. Ihr Fangfahrzeug benötigt wahrscheinlich eine Art Sensoren, um die Rotationsachse zu bestimmen, und muss dann entlang dieser Achse manövrieren, um sich an die Drehung anzupassen, und es mit einem Netz oder Robotermanipulator greifen. Aber dann musst du das Ding verlangsamen, ohne ihn zu treffen oder selbst die Kontrolle zu verlieren, was keine einfache Angelegenheit ist. Ihre Manövrierdüsen und/oder Reaktionsräder müssen sehr fein gesteuert werden, und Ihr Leitsystem muss ziemlich clever sein. Dies ist etwas, was ein Mensch nicht intuitiv mit einem angemessenen Maß an Sicherheit tun könnte.
Beim Wiedereintritt fährt das Fahrzeug so schnell, dass die Reibung zwischen seiner Haut und der Luft die Luftmoleküle dissoziiert und ein heißes Plasma bildet. Dies unterbricht sowohl die Funkkommunikation mit dem Fahrzeug als auch eine enorme Hitze. Der Umgang mit der Hitze des Wiedereintritts ist jedoch keine so große Sache, wie es zunächst scheint. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung eines ablativen Hitzeschilds, typischerweise aus Keramik oder einer Inconel-Legierung, um Ihr Fahrzeug zu schützen. Diese sind aus Stabilitätsgründen normalerweise stumpf und können sehr groß sein (z. B. war der gesamte Bauch des Space Shuttles ein riesiger Hitzeschild). Diese Dinge sind jedoch schwierig herzustellen, und wie Sie sich vorstellen können, gibt es keinen Spielraum für Qualitätsfehler. Sie können möglicherweise die beim Wiedereintritt erzeugte Wärmemenge reduzieren, indem Sie einen Hyperschallfallschirm verwenden oderRückantrieb, um den größten Teil Ihrer Geschwindigkeit zu verringern, bevor Sie auf eine dicke Atmosphäre treffen, aber diese Technologien beseitigen das Problem nicht vollständig.
Der Akt der Verwendung von Luftwiderstand oder Rückantrieb, um sich selbst zu verlangsamen, bedeutet, dass Sie sich auf eine holprige Fahrt einlassen. Sie müssen in so kurzer Zeit wie möglich eine Geschwindigkeit von etwa 17.000 Meilen pro Stunde abbauen (um ein Verbrennen zu vermeiden), also müssen Sie je nach Flugbahn zwischen dem 1- und 5-fachen der Erdbeschleunigung verlangsamen. Der Wiedereintritt verleiht dem Fahrzeug auch viel Schlag, was Vibrationen mit sehr hoher Intensität bedeutet. Die meisten Raumfahrzeuge sind nur in der Lage, hohe Beschleunigungen und Vibrationen in bestimmten Richtungen und in bestimmten Konfigurationen zu handhaben – zum Beispiel, wenn die Solarfelder und Antennen in der zusammengeklappten Position verstaut sind. Sie müssen das Fahrzeug entweder in seine Startkonfiguration zurückversetzen oder ein Mittel bereitstellen, um es gegen Vibrationen und Beschleunigung abzufedern.
Ihr Abstiegsfahrzeug benötigt bestimmte aerodynamische Eigenschaften, um beim Wiedereintritt stabil zu bleiben. Das können aerodynamische Steuerflächen wie die Gitterflossen der Falcon 9 sein, rein von der Form Ihres Fahrzeugs abgeleitet sein, wie bei den Apollo-Kapseln, oder Druckgas-Triebwerke beinhalten. Sie benötigen auch ein Leitsystem, das unabhängig von der Bodenkontrolle oder visuellen Eingaben arbeiten kann. typischerweise ein Trägheitssystem, das Gyroskope und/oder Beschleunigungsmesser verwendet.
Sobald Sie Unterschall sind, sind Fallschirme die einfachste Methode, um bis zum Aufprallpunkt zu verlangsamen. Wenn Sie eine Wasserlandung anstreben, brauchen Sie einige Schwimmhilfen, um ein Sinken zu verhindern, aber ansonsten sind Sie fertig. Wenn Sie jedoch auf festem Boden landen möchten, müssen Sie eine Art Landebeine oder Ausrüstung einsetzen (und müssen möglicherweise Ihren Hitzeschild abwerfen), und Sie benötigen möglicherweise größere Fallschirme oder einen Rückantrieb mit geringem Schub geben eine weichere Landung.
Angesichts der obigen Überlegungen und der Tatsache, dass dieses Wiedereintrittsfahrzeug wiederverwendbar sein muss und es darum geht, zufällige Satelliten für das Recycling zu bergen, hier sind einige Vorschläge, die die Arbeit für Ihre Berger erheblich erleichtern würden:
Astronautical engineer hereHübsch! Nicht oft ist jemand aus der Praxis da, um solche Fragen zu beantworten!
sphennings
Königslöwe
Benutzer42460
John
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John