Ergreifen Raumfahrtbehörden Maßnahmen, um zu verhindern, dass verbrauchte Oberstufen zu Weltraumschrott werden?

Ich habe in letzter Zeit viel Kerbal Space Program gespielt. Ich habe ziemlich viele "halb gescheiterte" Missionen gestartet, bei denen mein Raumschiff dort ankommt, wo es hingeht, oder sehr nahe daran, nur damit ich merke, dass es nicht genug Energie hat, um zurückzukommen. Die meisten dieser Missionen sind heute ungefähr analog zu dem realen Problem von funktionsgestörten oder stillgelegten Satelliten, die als Weltraumschrott im Orbit bleiben.

Ich habe jedoch festgestellt, dass der Großteil meines Problems mit Weltraumschrott (noch nicht wirklich ein Problem, aber ich bin mir sicher, dass es irgendwann eines wird) nicht bei diesen Missionen liegt. Der größte Teil meines Weltraumschrotts stammt von verbrauchten Raketenstufen, die ausgeworfen wurden und jetzt im Orbit oder auf Austrittsbahnen von Kerbin (dem Erdanalog in KSP) verbleiben.

Hier ist eine Aufnahme von Kerbin mit Blick auf den Südpol, die viele der 65 verfolgbaren Gegenstände zeigt, die derzeit als „Schutt“ kategorisiert sind. All dies sind obere Stufen, die von früheren Missionen verworfen wurden – tatsächlich flugfähige (wenn auch vielleicht nicht betankte) Raumfahrzeuge und Sonden werden separat kategorisiert.

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Wenn ich darüber nachdenke, wie ich dieses Durcheinander aufräumen würde, jetzt, da ich die "Advanced Grabbing Unit" erhalten habe (im Grunde eine große Klaue, die ich an einem Raumschiff anbringen kann, um Sachen zu greifen, z. B. damit ich Sachen aus dem Orbit herunterbringen oder wieder- lenken, wenn ihm die eigene Kraft fehlt) Mir wurde klar, dass alle Missionen, die ich starten würde, um diesen Müll zu beseitigen, wahrscheinlich nur dazu führen würden, dass mehr im Prozess entsteht. Schließlich bräuchte ich eine Menge Treibstoff und Energie, um überhaupt wieder dorthin zu gelangen, und um mich fortzubewegen, wenn ich es bin, und schließlich würde ich am Ende wieder leere Komponenten im Orbit absetzen wollen. Das brachte mich dazu, ein bisschen weniger über Aufräumen und mehr über Vorbeugung nachzudenken.

Ich frage mich also, ob dies eine wichtige Überlegung beim Design von realen Raumfahrzeugen ist. Unternehmen reale Raumfahrtagenturen und kommerzielle Anbieter bei der Konstruktion ihrer Raketen besondere Anstrengungen, um sicherzustellen, dass die meisten entbehrlichen Stufen (nicht nur wiederverwendbare wie die SRBs des Space Shuttles) zur Erde zurückgebracht werden, anstatt im Orbit zu bleiben? Werden überhaupt Stufen berücksichtigt, die auf einer Austrittsbahn von der Erde verworfen würden? (z. B.: Versuchen Sie, sie von der Sonne oder einem anderen auf der Sonne basierenden Himmelsobjekt einfangen zu lassen, anstatt sie hinausfliegen zu lassen, wo sie schließlich auf eine entfernte Zivilisation treffen könnten.) Gibt es gängige Designmethoden oder Technologien, die speziell darauf ausgerichtet sind? dieses Problem?

SpaceX deorbitiert viele seiner oberen Stufen, aber ich bin sicher, dass es noch andere gibt ...
Stillgelegte Satelliten im geosynchronen Orbit werden etwas weiter von der Erde entfernt in den „ Friedhofsorbit “ gebracht. Aber ich weiß nicht, ob dies auch für die oberen Stufen gemacht wird, die die Satelliten in GEO bringen.
Das beantwortet die Frage dann nicht wirklich. Auch wenn es interessant zu wissen ist, würde ich Objekte in der "Friedhofsbahn" immer noch als "Weltraumschrott" betrachten. Während es das Problem vermeiden kann, dass betriebsbereite Geräte, die die Erde in häufigeren Höhen umkreisen, beeinträchtigt werden, wird das Problem der Verstopfung des Weltraums um die Erde im Allgemeinen nicht angesprochen. Diese Objekte müssen immer noch verfolgt und abgerechnet werden, wenn ein Raumschiff auf eine Mission geschickt wird, bei der es den Friedhof passieren muss.
Tatsächlich ist es höchst unwahrscheinlich, dass Sie in KSP ein echtes Trümmerproblem haben. Wenn in KSP zwei Objekte kollidieren, explodieren sie und verschwinden. Im wirklichen Leben lösen sie sich auf/und/oder explodieren und erzeugen viel mehr Trümmer.
@Antzi: KSP ist sogar noch weniger realistisch. Wie Scott Manley in diesem Video demonstriert, ist das Physiksystem so beschaffen, dass Objekte sich meistens gegenseitig passieren: youtube.com/watch?v=i0I-wFTMBCk
Noch weniger realistisch: Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Dinge überhaupt nicht kollidieren werden, wenn sie "auf Schienen" sind (zB: wenn sie sich nicht in der Nähe der Kamera befinden). Aber die Genauigkeit der Physiksimulation von KSP (oder vielmehr ihr Fehlen) soll nicht Teil dieser Diskussion sein.

Antworten (2)

Einige frühe obere Stufen würden Restkraftstoff/Oxidationsmittel in den Tanks behalten, nachdem sie fertig waren. Mit der Zeit würden sie explodieren und große Trümmerfelder verursachen.

Die meisten Nationen, die starten können, stimmen zu, Treibstoffe aus oberen Stufen abzulassen, die im Orbit verbleiben, oder zu versuchen, sie zu deorbitieren, wenn dies praktikabel ist.

Eine Oberstufe, die zum Start zu GeoSync verwendet wird, ist viel schwieriger zu verlassen als eine LEO-Oberstufe, wie Sie sich vielleicht vorstellen können. Aber obere Stufen zu GEO haben oft ein sehr hohes Apogäum mit einem niedrigen Perigäum, so dass das Perigäum sie oft zum Wiedereintritt durch die Atmosphäre zurückbringen kann.

Warum explodieren sie? Verdunstet der Wasserstoff nicht langsam durch die Tanks?
Persönlich habe ich mich gefragt, warum sie die Tanks entleeren, anstatt eine fast rückläufige Verbrennung bei AP durchzuführen. Bei einer niedrigen bis mittleren Umlaufbahn würde dies die Umlaufbahn verlassen, wenn noch genügend Treibstoff vorhanden ist, und wenn nicht, würde die natürliche Umlaufbahn schneller erfolgen.

Derzeit gibt es internationale NASA-Anforderungen an die Entsorgung von erdnahen und interplanetaren/lunaren Oberstufen. Ich kann keine Datenbank für alle erdnahen Oberstufen finden, aber Stratcom (US-Luftwaffe) verfolgt den gesamten Weltraumschrott in der Nähe der Erde und warnt die Betreiber von Raumfahrzeugen vor bevorstehenden Konjunktionen. Hier ist ein Papier von ULA (Atlas und Delta Launchers) zum Thema http://www.ulalaunch.com/uploads/docs/Published_Papers/Supporting_Technologies/Orbital_Disposal_of_Launch_Vehicle_Upper_Stages_final.pdf .

Für Umlaufbahnen mit höherer Energie wird die obere Stufe in einer heliozentrischen Umlaufbahn (um die Sonne) angeordnet. Es gibt internationale Vereinbarungen zur "Planetenverteidigung", um Planeten/Monde, die möglicherweise Leben haben, nicht zu kontaminieren. Bei den späteren Apollo-Missionen schlugen sie absichtlich mit verbrauchten Oberstufen auf dem Mond ein, um Mondbeben auszulösen, die von den Astronauten installierten Seismographen gemessen wurden. Die Oberstufe von Apollo 12 verfehlte ihr Entsorgungsziel und tauchte Jahrzehnte später wieder in der Nähe der Erde auf ( https://en.wikipedia.org/wiki/J002E3 ).

Wird es wirklich als „ in einer heliozentrischen Umlaufbahn angeordnet “ beschrieben? Ich denke nur - was herumgeht, kommt herum. Wenn GEO-Satelliten ihre Position nicht mehr halten können, werden sie zum Beispiel in „Friedhofsbahnen“ verlegt. Das gilt nicht als entsorgen, oder?
Die J002E3-Situation ist eine ziemlich interessante Geschichte - danke, dass Sie das hinzugefügt haben. Es erinnert mich an " Mini-Monde ".
Die "Friedhofsbahnen" für GEO-Sats gelten als permanente Ruhestätte (Entsorgung), da es dort oben keine Atmosphäre gibt, die ihre Umlaufbahn beeinträchtigen könnte, und sie aus dem Weg von Ersatz-Sats bringt. Der Begriff heliozentrische Entsorgung ist eine Fehlbezeichnung, er entleert die Tanks und sollte die Bühne dauerhaft von Erde / Mond entfernen, und sie sollen andere Planeten meiden, aber bei einem ausreichend großen Zeitrahmen, wer weiß.
Eigentlich frage ich nur nach "im Orbit entsorgt", und es kann eher semantisch als technisch sein. Die Verwendung von "entsorgt" kann den Eindruck erwecken, dass es weg ist, während "gespeichert" ein besserer Begriff sein könnte. In Wirklichkeit bedeutet die Veräußerung (Veräußerung) eines Vermögenswerts nicht, dass er überhaupt für immer verloren ist. Jedenfalls sehr schöne Antwort!