Wie problematisch wird Weltraumschrott für zukünftige bemannte Marsmissionen sein?

Die ISS manövriert gelegentlich, um Weltraummüll auszuweichen, aber nicht häufig. Aus einer NASA-FAQ :

Muss die Internationale Raumstation orbitalen Trümmern ausweichen?

Das US Space Surveillance Network untersucht regelmäßig die Flugbahnen von Trümmern im Orbit, um mögliche enge Begegnungen zu identifizieren. Wenn prognostiziert wird, dass sich ein anderes Objekt der Internationalen Raumstation (ISS) auf wenige Kilometer nähert, manövriert die ISS normalerweise von dem Objekt weg, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision 1 zu 10.000 übersteigt. Dies geschieht selten, im Durchschnitt etwa einmal im Jahr.

Das ist nur gut für Trümmer, die groß genug sind, um verfolgt zu werden. Kleinere Trümmer werden typischerweise mit der Whipple-Abschirmung gemildert , die im Grunde eine dünne Schicht einer äußeren Abschirmung ist, die von der Haut des Raumfahrzeugs beabstandet ist. Alles (kleine), das mit Orbitalgeschwindigkeiten darauf trifft, wird beim Aufprall verdampft und die resultierende Plasmawolke zerstreut sich etwas, wenn sie den Abstand durchquert, wodurch die Beschädigung der Außenhaut des Raumfahrzeugs verringert wird.

Neben dem Manövrieren oder Abschirmen können Sie das Risiko auch mindern, indem Sie Ihre Ausrüstung in einem Orbit platzieren, der weniger von orbitalen Trümmern betroffen ist. Die Höhe der ISS wurde durch die Reichweite des Raumfahrzeugs eingeschränkt, das sie versorgt, aber wenn Sie planen, die Erdumlaufbahn vollständig zu verlassen, haben Sie vermutlich die Möglichkeit, Menschen über LEO hinaus zu schicken, wenn die niedrigeren Umlaufbahnen für Ihren Geschmack zu riskant sind. Denken Sie auch daran, dass Sie sich nur zur Vorbereitung in LEO aufhalten, Sie müssen nicht annähernd die Langlebigkeit der ISS bewältigen.

Angesichts der Möglichkeiten, mit orbitalen Trümmern umzugehen, und der Erfahrung, die wir durch den langjährigen Betrieb der ISS gesammelt haben, würde ich sagen, dass Weltraumschrott bei der Entwicklung und Planung bemannter Marsmissionen berücksichtigt werden wird, aber ich bezweifle, dass dies der Fall sein wird einen erheblichen Einfluss auf die Mission haben, wenn sie geflogen wird.

Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird stark von der Höhe der Umlaufbahn beeinflusst :

Bei sehr niedrigen Erdumlaufbahnen, insbesondere unter 300 km, werden Trümmer sehr schnell durch Schleppen entfernt.

Eine niedrige Umlaufbahn ist sehr wünschenswert, um den Oberth-Effekt für die Transferverbrennung zu maximieren. Wenn beispielsweise ein Satellit zu GTO oder Sonden auf einer interplanetaren Flugbahn gestartet wird, beträgt die Höhe der Parkbahn oft nur 160-180 km. Der Nachteil ist der schnelle Zerfall der Umlaufbahn, daher lohnt es sich, nicht zu lange in diesen niedrigen Umlaufbahnen zu verweilen.

Es gibt daher einen Kompromiss, der von einer niedrigen Umlaufbahn abweicht - je niedriger, desto besser - wäre großartig, um den Oberth-Effekt zu maximieren, und ist im Allgemeinen sicherer vor Trümmern, aber es muss zusätzlicher Treibstoff verbraucht werden, um den Luftwiderstand zu berücksichtigen, wenn die Bereitstellungszeit erheblich ist. Ich habe den Verdacht, dass die Inszenierung in einer so niedrigen Höhe wie möglich durchgeführt wird. Wenn die Ausrüstung lange Zeit im Orbit warten muss, wird sie wahrscheinlich auf eine höhere Anfangsbahn gebracht und auf die Abflugbahn abfallen gelassen. Zum Beispiel kann vernünftigerweise erwartet werden, dass eine auf 350 km beschleunigte Komponente in etwa 6 Monaten auf eine sehr niedrige Umlaufbahn abfällt.

Ein letzter Vorteil der Verwendung einer niedrigen Staging-Umlaufbahn besteht darin, dass, wenn eine Katastrophe eintritt und eine Nutzlast zerstört wird, dies nicht zu dem langfristigen Problem mit orbitalen Trümmern beiträgt. Dies müsste berücksichtigt werden, wenn große Mengen an Material in die Umlaufbahn gebracht werden.