Was sind die orbitalmechanischen Überlegungen hinter handgestarteten Nanosatelliten von der ISS?

Der NASA Spaceflight-Artikel Extended Russian EVA Complete – Conducts Satellite Deployments sagt:

Die erste Tagesordnung für Ryazanskiy war, sich von einer Leiter außerhalb der Luftschleuse aus in den manuellen Einsatz von fünf Nanosatelliten zu begeben , nachdem festgelegte Aufgaben einschließlich des Hostings einer Go-Pro-Kamera durchgeführt wurden. (Betonung hinzugefügt)

Die Satelliten, von denen jeder eine Masse von etwa 11 Pfund hat, haben eine Vielzahl von Zwecken.

Einer der Satelliten mit Gehäusen, die mit 3-D-Drucktechnologie hergestellt wurden, wird die Auswirkungen der erdnahen Umgebung auf die Zusammensetzung von 3-D-gedruckten Materialien testen. Ein weiterer Satellit enthält aufgezeichnete Grüße an die Menschen auf der Erde in 11 Sprachen.

Es klingt, als wären sie einfach von Hand in den Weltraum geworfen worden. Was sind die orbitalen mechanischen Überlegungen hinter dem "Handstart" von Dingen von der ISS? Was hält es davon ab, zurückzukommen und dich 93 Minuten später am Hinterkopf zu treffen? (oder von der Seite 46,5 Minuten später für diese Angelegenheit)

Im Ernst, gibt es Regeln und Einschränkungen für den manuellen Start von Satelliten von der ISS, so dass das Risiko, dass sie die ISS zu einem späteren Zeitpunkt abfangen, sehr gering ist? Nur bestimmte Richtungen und/oder Geschwindigkeiten?

Mehr Hintergrund zu den Nanosatelliten:

Ein dritter Satellit erinnert an den 60. Jahrestag des Starts von Sputnik 1 und den 160. Jahrestag der Geburt des russischen Wissenschaftlers Konstantin Tsiolkovsky .

Wenn Sie einen Satelliten von Hand von der ISS werfen, verändern Sie seine Umlaufbahn geringfügig. Aber auf einer anderen Umlaufbahn konnte es die ISS nicht treffen. Die Wirkung des Luftwiderstands im niedrigen Orbit wird für die große ISS und den winzigen Nanosatelliten unterschiedlich sein, daher ist ein Treffer nach 93 Minuten später unwahrscheinlich. Der Bahnhöhenabfall der ISS beträgt etwa 2 km in einem halben Monat, also 8 m pro Zyklus.
@Uwe hört sich gut an, aber denken Sie daran, dass Sie beim Handstart sowohl die Größe als auch die Richtung der steuern Δ v , und 8m Höhenverlust entsprechen nur wenigen Millimetern/Sekunde. Auch die Ungleichförmigkeit der Schwerkraft der Erde führt zu einer weiteren Unsicherheitsquelle. Ich bin mir nicht sicher, ob "unwahrscheinlich" gut genug ist, wenn es um die Sicherheit der ISS geht, also vermute ich, dass es "Regeln und Einschränkungen" gibt, so dass es "sehr geringes Risiko" geben wird. Wenn Sie davon überzeugt sind, dass es keine Regeln gibt, können Sie dies als Antwort belassen und sehen, was passiert.
Atmosphärische und andere Effekte beiseite: Selbst wenn der Satellit irgendwann wieder auf die ISS trifft, werden sich ihre relativen Geschwindigkeiten nicht wesentlich vom ursprünglichen Wurf unterscheiden.
@RomanReiner und alle Photovoltaikpaneele und mit Ammoniak gefüllten Wärmestrahlerpaneele sowie Antennen mit hoher Verstärkung (einige sind auf youtu.be/PJzjs4EI22k zu sehen ) sind alle so konzipiert und ausgelegt, dass sie Stöße von Astronauten geworfenen und zurückkehrenden 5-kg-CubeSats aufnehmen? Dabei ist nicht zu berücksichtigen, dass sich die Geschwindigkeitsdifferenz nach einigen Umläufen anders ändern könnte - die Erde ist kein perfekter Monopol. Wenn Sie denken, dass es sicher ist, Dinge von der ISS zu werfen, wie Sie möchten, weil nichts schief gehen kann und es daher keine Regeln gibt, sollten Sie dies als Antwort posten!
@uhoh Wenn sich die Umlaufbahn der ISS und des Nanosatelliten durch unterschiedlichen Zerfall nur um 1 m in der Höhe unterscheiden, unterscheiden sich ihre Perioden nur um 1,2 Millisekunden für eine kreisförmige Umlaufbahn in 400 km Höhe. Aber bei einer Geschwindigkeit von 7,67 km/s bedeuten 1,2 Millisekunden eine Distanz von 9,2 m. Wie Sie geschrieben haben, beträgt der Geschwindigkeitsunterschied nur 0,56 mm / s, aber der Umfang der Umlaufbahn beträgt 42543 km. Vergrößert sich die Bahnhöhendifferenz um 1 m pro Bahn, vergrößert sich der tangentiale Abstand um weitere 9,2 m. Ich halte es für sehr unwahrscheinlich, dass der Zerfall der Umlaufbahnen der ISS und des Nanosatelliten gleich wäre.

Antworten (1)

Wenn Sie Nadir und Retrograde starten, bringen Sie das Objekt in eine Umlaufbahn mit niedrigerer Energie, so dass es, abgesehen von ISS-Deboosts (sie passieren, aber sie sind selten), nie wieder die Umlaufbahn der ISS schneidet. Das Starten von Prograde, Zenith oder Out-of-Plane bereitet Sie auf ein potenzielles Rekontakt-Szenario vor.

Diese Objekte sind auch groß genug, dass sie unabhängig verfolgt werden können, sobald sie sich ausreichend von der ISS entfernt haben, sodass jedes unwahrscheinliche potenzielle Rekontakt-Szenario abgewendet werden kann.

Wird das tatsächlich in der Praxis gemacht?
Argumente, die auf Intuition beruhen, gehen davon aus, dass das Gravitationsfeld der Erde ein perfekter Monopol ist; r / | r | 3 Dies ist jedoch nicht der Fall, sodass Argumente mit der Hand auf der Ebene von Metern und Millisekunden nicht unbedingt gültig sind. Ich habe auch gefragt: "... gibt es Regeln und Einschränkungen für das manuelle Starten von Satelliten von der ISS ...?" statt "Haben Sie persönlich das Gefühl, dass die Wahrscheinlichkeit, dass etwas Schlimmes passiert, gering ist?" Stimmt es, dass man machen kann, was man will, oder gibt es Regeln und Zwänge?
Es gibt einen vorab vorgeschriebenen akzeptablen Bereich von Abwurfbahnen, der bereits analysiert und für das Programm akzeptabel ist. Es gibt einen Kegel, der nach unten und hinten zeigt und ungefähr 45 Grad breit ist. Solange etwas mit einer guten Geschwindigkeit (mindestens 1 m / s oder so) in diese Richtung gestartet wird, ist ein erneuter Kontakt so gut wie ausgeschlossen. Ich verspreche Ihnen, dass dies keine handgewellten Argumente sind, sondern auf tatsächlichen Analysen basieren, die ich hier nicht veröffentlichen kann.
@Tristan Würde die Antwort verbessert, indem die Informationen in diesem Kommentar bearbeitet würden?
@Tristan der Wortlaut in deinem Kommentar ist besser als in der Antwort; Können Sie erwägen, etwas davon in irgendeiner Form wieder dorthin zu portieren? 'es gibt einen Kegel' und 'mindestens 1 m/s'. Ich denke, das ist sicherlich gut genug und leicht genug, um es mit einigen Simulationen zu überprüfen, die in diesem speziellen Fall keinen weiteren Link benötigen würden, um es überprüfbar zu machen. Vielen Dank!
Was sind die orbitalmechanischen Überlegungen hinter handgestarteten Nanosatelliten von der ISS?
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