Kann ich mit Space Junk höher werden?

Es gibt einen ganzen Haufen Weltraumschrott ; Laut Wikipedia werden etwa 19.000 Schrottstücke verfolgt. Ohne Wolken ist Sonnenenergie leicht verfügbar, sodass die größte fehlende Zutat für den Höhengewinn im Orbit die Reaktionsmasse ist . Normalerweise müssen Sie jede Masse mit sich führen, die Sie verwenden möchten. Die aktuellen Kosten pro kg für den Versand von Masse an LEO liegen zwischen 4.000 und 13.000 US-Dollar.

Es muss tonnenweise Weltraumschrott im Orbit herumschwirren. Gab es Studien oder Experimente, bei denen Weltraumschrott als Reaktionsmasse verwendet wurde, um einen Orbitalauftrieb zu erzielen oder die Umlaufbahn / Reise zu modifizieren?

Nur wenn es aus Hanf hergestellt wird. Die Menge an Materialien, die benötigt wird, um "Müll" zu brauchbarem Treibmittel zu verarbeiten, würde (meiner Schätzung nach) die Reaktionsmasse, die daraus gewonnen werden könnte, bei weitem übersteigen.
@Andrew Sie müssen es überhaupt nicht verarbeiten, müssen es nur beschleunigen!
@VolkerSiegel "..muss nur beschleunigen!" Nachdem Sie die Trajektorien damit abgeglichen haben, um es überhaupt zu erfassen. Dann ist da noch die Frage, wie Sie die gewonnene Materie beschleunigen wollen.
@Andrew Ja, einverstanden. Ich habe über die Notwendigkeit nachgedacht, den erbeuteten Müll zu verarbeiten, und ich denke, es besteht keine Notwendigkeit, Material dafür auszugeben. Verbrauchen Sie gerne Sonnenenergie, um Material zu verdampfen, was auch immer es ist, und beschleunigen Sie diesen Dampf. Ähnlich der zweiten Variante in der ausgewählten Antwort.
Hohmann-Transfers zwischen diesen Objekten wären ebenfalls außerordentlich teuer, ganz zu schweigen davon, dass es schwierig wäre, Prioritäten zu setzen und zu berechnen.

Antworten (4)

Im Gegensatz zu dem, was in diesem Thread weit verbreitet zu sein scheint, werde ich sagen, ja, Sie könnten Weltraumschrott als Ihre Reaktionsmasse verwenden. Technisch wäre es natürlich ziemlich herausfordernd, aber angenommen, Sie könnten mehr Schub gewinnen, oh weiß nicht, vielleicht Metall in Plasma überhitzen und es durch Ihr Ionenantriebssystem ausstoßen, als den Impuls, den Sie verlieren würden, wenn Sie diese Masse einfangen würden, Sie würden schließlich schneller auf Ihrem Weg sein, als Sie begonnen haben.

Sie behaupten in Ihrer Frage richtig, dass es teuer ist, Reaktionsmasse in die Umlaufbahn zu bringen, und da es dort eine ziemlich große Masse ohne jegliche Funktion gibt, ist es natürlich zu fragen, ob sie zu irgendeinem Vorteil wiederverwendet werden könnte. In der Tat haben wir auf unserer Website viele ähnliche Fragen und auch einige ziemlich beeindruckende Antworten darauf. Nun, wenn Sie darüber nachdenken, wie wir all diese nutzlose Masse in etwas Nützliches wie Reaktionsmasse umwandeln könnten, um Ihr Raumschiff anzutreiben, hier sind ein paar Optionen:

  • Verwenden Sie es so wie es ist oder zerbrechen Sie es in kleinere Teile und beschleunigen Sie entweder Metallteile, die Sie mit Hilfe einer Railgun gesammelt haben , haken Sie es mit einem Halteseil ein , um eine Impulsübertragung zu erreichen, oder stoßen Sie das gesamte Stück des Weltraumschrotts magnetisch mit Hilfe von stark ab elektrisch betriebener Magnetfeldgenerator.
  • Überhitzen Sie es mit einem solarbetriebenen Ofen und verwenden Sie überhitzte Metallgase als Reaktionsmasse an Ihrem Auspuff. Alternativ könnten Sie überhitzte Gase ionisieren und sie als Reaktionsmasse für Ihre Ionentriebwerke verwenden .
  • Verwenden Sie die Reste von Treibstoffen in ausgefallenen und aufgegebenen oberen Stufen direkt wieder und füllen Sie Ihre Kraftstoff- und Oxidationsmitteltanks auf. Dies setzt natürlich voraus, dass dieselben Treibmittelkomponenten aus Weltraumschrott geborgen werden können, für die Ihre Triebwerke gebaut wurden.
  • Starten Sie von Anfang an leichter und zählen Sie darauf, einige dieser Weltraumschrotte zu sammeln, um sie als Strahlungsschild zu verwenden, Ihre Außenhülle zu härten oder anderweitig Verwendung für diese Masse zu finden, die Sie nicht in die Umlaufbahn bringen mussten und viel Geld gespart haben Nutzlast Masse.

Keine vollständige Liste, und es gibt unzählige andere Möglichkeiten, vorausgesetzt, Sie verfügen über Technologie und Möglichkeiten, die erforderliche Energie zu erzeugen, die durch unsere Vorstellungskraft und technischen Fähigkeiten begrenzt sind, um diesen Weltraumschrott tatsächlich auszunutzen und eine Verwendung dafür zu finden. Keine dieser genannten Techniken wäre einfach, und Sie möchten wahrscheinlich bestimmte Teile von Weltraumschrott identifizieren und verfolgen, die Sie später wiederverwenden möchten, ohne mehr von Ihrer Trägheit aufwenden zu müssen, um diese Masse einzufangen, als Sie später produzieren können darauf vertrauen und dabei natürlich nicht unwissentlich deorbitieren, ja, man könnte mit Weltraumschrott höher kommen . Und ich meine das nicht im psychotropen Sinne.

Kurze Antwort: Nein.

Sie könnten etwas von der Masse in LEO verwenden, außer dass der größte Teil des Weltraumschrotts Metall ist. Wir können nicht so leicht brennen, um Schub zu erzeugen. Eine Art magnetischer Beschleuniger könnte produktiv sein, aber das ist WAAAYYY im Bereich der Science-Fiction, ganz zu schweigen von der Schwergängigkeit, sobald Sie die erdnahe Umlaufbahn verlassen haben.

Zweitens scheint die Zahl von 19.000 zwar hoch zu sein, aber es ist nicht so, als würde eine riesige Wolke von Zeug im Orbit hängen - es ist WIRKLICH diffus und schwer zu finden, geschweige denn zu erfassen und zu verwenden. Denken Sie daran, dass sich das Zeug im Orbit im Allgemeinen mit Orbitalgeschwindigkeit bewegt - im Bereich von 5-10 km / Sekunde. Sie würden am Ende einen nicht mehr funktionierenden Satelliten oder so etwas jagen, und es würde einfach nicht gut funktionieren.

Nun, wenn es einen Weltraumschrott gab, der zufällig ein voller Tank mit Raketentreibstoff war, dann könnte es die Mühe wert sein. Ich glaube nicht, dass es im Moment zu viele davon gibt.

„Nun, wenn es einen Weltraumschrott gab, der zufällig ein voller Tank mit Raketentreibstoff war, dann könnte es die Mühe wert sein. Ich glaube nicht, dass es im Moment zu viele davon gibt.“ -- Erwähnenswert ist, dass sie selbst dann nicht sehr lange in Kontakt bleiben.
@Chris: Warum bleiben sie nicht lange intakt? Ist der Kraftstoff ätzend?
@Everyone Im Allgemeinen sollen obere Stufen nicht sehr lange halten, daher wird eine gestrandete obere Stufe voller Treibmittel irgendwann explodieren. Was genau im physikalischen Sinne passiert, bin ich mir nicht ganz sicher ...
Dumme Frage: Ist das Brennen wirklich nötig? Ist ein Stoß nicht im Wesentlichen gerecht exhausted_mass × exhaust_velocity? Gibt es keine andere Möglichkeit, die Trümmer auf eine ausreichend hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen, als durch Verbrennen? Zum Beispiel mit einer Art Railgun-Mechanismus? (Ignorieren wir für den Moment die Möglichkeit, genügend Trümmer zu sammeln, sie wieder in Form zu bringen und die Sicherheit, Projektile auf die Erde zu schleudern.)
@LieRyan - Wie ich in meiner Antwort sagte, könnten Sie magnetische Beschleunigung (dh Railguns) verwenden - aber das ist ziemlich schwer, verbraucht Strom und ist nicht wirklich nützlich, wenn Sie die erdnahe Umlaufbahn überschritten haben. Wenn wir zum Beispiel zum Mars fliegen wollten, gibt es unterwegs keine riesige Wolke aus Weltraumschrott, mit der wir „Boosten“ könnten. Grundsätzlich, ja, Ihre Idee ist richtig, es ist nur so, dass etwas, das wir bei Bedarf schrittweise „brennen“ können, VIEL nützlicher ist als eine Art One-Shot-Ding.

Wenn wir jemals in der Lage sind, die Wirkung von Traktorstrahlen über die mikroskopische Ebene hinaus zu skalieren, sollte die Verwendung eines Traktorstrahls auf einem massiven Objekt – theoretisch – Ihre Flugbahn verändern.

Die Traktorstrahlforschung steckt derzeit noch in den Kinderschuhen, war aber auf mikroskopischer Ebene erfolgreich.

Quellen:

Das Interessante an dieser Lösung ist, falls sie jemals realisierbar ist, dass sie mehr auf einem "Zug" als auf dem "Schub" herkömmlicher Treibmittel beruht.

JSPOC verfolgt derzeit mindestens 22.000 Objekte, nicht klassifizierte Objekte. Diese Zahl ist eigentlich ziemlich niedrig, verglichen mit der Weite des Weltraums. Zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Beitrags sagt Flight Radar , dass sich über 5000 Flugzeuge in der Luft befinden, und es ist ziemlich früh an einem Samstagmorgen an der Ostküste. Fügen Sie auch die Tatsache hinzu, dass die meisten Flugzeuge größer als Satelliten sind und dass Satelliten gleichmäßig über den Globus verteilt sind, während Flugzeuge dies nicht sind, und Sie haben ein ungefähres Bild davon, wie selten Weltraumschrott im Weltraum ist.

Abgesehen davon, wie wahrscheinlich ist es, dass Sie Weltraumschrott begegnen werden? Nicht sehr wahrscheinlich. Meiner Erfahrung nach wird ein einzelner Satellit nur einmal, vielleicht ein paar Mal im Jahr, innerhalb weniger hundert Meter an einem ortbaren Stück Müll vorbeikommen. Denken Sie dann daran, dass Sie tatsächlich viel näher an der Geschwindigkeit sein müssen, um davon zu profitieren, und, nun, Sie haben eine Menge Probleme. Sie könnten sich vielleicht an ein größeres Stück Weltraumschrott klammern und es für einen bestimmten Zweck verwenden, aber das Material wäre nicht ideal, und das Orbital-Rendezvous-Problem ist immer noch schwierig, obwohl es zu bewältigen ist.

Sie könnten wahrscheinlich ein Raumschiff aus der Umlaufbahn bringen, indem Sie einige große Flügel ausstrecken, die dem Aufprall von kleinem Weltraummüll standhalten sollen, der Sie allmählich verlangsamen würde. Aber den gleichen Effekt hat der Luftwiderstand.

Fazit ist, dass es wahrscheinlicher ist, dass Sie alte Satelliten reparieren, anstatt sie als Treibstoff zu verwenden. Verwenden Sie sie für Ersatzteile, das Einlegen neuer Batterien, Kraftstoff usw. Aber Sie werden wahrscheinlich nichts Nennenswertes in Bezug auf den Vortrieb aus ihnen herausholen.

Beachten Sie, dass die Zahl von 22.000 durch die Größe der Objekte begrenzt ist, die JSpOC zuverlässig verfolgen kann. Es ist auch nicht richtig zu sagen, dass „Satelliten gleichmäßig über den Globus verteilt sind“, da es in bestimmten Umlaufbahnregimen deutliche Spitzenwerte gibt.
@Chris: Der erste Punkt ist meiner Meinung nach immer noch gültig, da kleine Trümmer kein großes Antriebspotential haben. Außerdem sind sie zwar nicht über den ganzen Globus verteilt, aber Satelliten werden gleichmäßiger verteilt sein als beispielsweise Flugzeuge.