Ruimtepuin
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 39

Ruimtepuin PowerPoint PPT Presentation


  • 161 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Ruimtepuin. Paul Wesselius 11 april 2008. Inleiding. Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik) Nu (8 april 2008, CelesTrak site van Kelso) 3237 werkende satellieten, 2766 dode satellieten, 9589 ruimtepuin brokstukken met banen, 17157 ruimtepuin brokstukken verbrand in aardatmosfeer,

Download Presentation

Ruimtepuin

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Ruimtepuin

Ruimtepuin

Paul Wesselius

11 april 2008


Inleiding

Inleiding

  • Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik)

  • Nu (8 april 2008, CelesTrak site van Kelso)

    • 3237 werkende satellieten,

    • 2766 dode satellieten,

    • 9589 ruimtepuin brokstukken met banen,

    • 17157 ruimtepuin brokstukken verbrand in aardatmosfeer,

    • Dus: van 15.592 objecten zijn de baanelementen bekend

  • Space Surveillance Network (SSN) houdt alle brokstukken groter dan 10 cm diameter in de gaten met behulp van radar en optische telescopen, op zo’n 25 plaatsen; ze volgen meer dan 8000 brokstukken vanuit Cheyenne Mountain Air Station; van U.S Army, Navy en Air Force

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Space surveillance network taken

Space Surveillance Network taken

  • Voorkom dat een naar de Aarde terugkerend brokstuk, dat door de radar wordt herkend als mogelijke kruisraket, een vals alarm creëert in de waarschuwingssystemen van de U.S. en andere landen;

  • Voorspel wanneer en waar een brokstuk gaat neerstorten;

  • Breng de huidige positie van brokstukken in kaart en voorspel hun toekomstige banen;

  • Vind nieuwe brokstukken van menselijke oorsprong in de ruimte;

  • Maak een katalogus van zulk soort ruimtepuin;

  • Bepaal welk land eigenaar is van een neerstortend stuk ruimtepuin;

  • Informeer NASA of ruimtepuin dreigt te botsen met de space shuttle en de ISS.

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Hun site noemt er 25 in plaats van 20

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Alle ruimtepuin door SSN gekatalogiseerd

A

a

n

t

al

o

b

j

e

c

t

e

n

Sterke toename door uit de lucht schieten van Chinese raket

Jaar

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Ruimtepuin in lage banen,

van 5 cm tot 2 mm

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Hoe gevaarlijk is ruimtepuin

Hoe gevaarlijk is ruimtepuin?

  • ESA geeft geregeld bulletins uit over de kans dat een satelliet/voertuig geraakt wordt; NASA met name voor space shuttle en International Space Station (ISS)

  • De space shuttle heeft reeds 7 keer een ‘avoidance manoeuvre’ uitgevoerd

  • B.v. op 15 dec 2001 veranderde het ISS zijn baan om een russische rakettrap te vermijden

  • De kans dat de laagvliegende Franse SPOT/HELIOS satellieten worden geraakt wordt geregeld in de gaten gehouden en de baan wordt soms – tijdelijk – aangepast om botsingen te vermijden

  • Er zijn een paar honderdduizend brokstukken > 1 cm

  • Nauwelijks bescherming mogelijk tegen brokstukken > 1 cm!!

LEO = Low Earth Orbit, 200 – 2000 km hoogte

GEO = Geosynchronous Earth Orbit, 35786 ± 1000 km hoogte

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Shuttle beschadigingen door

ruimtepuin, van 0,1 mm tot 1 cm

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Verwachte toename ruimtepuin 10 cm

Verwachte toename ruimtepuin > 10 cm

Orbital Debris Quarterly News beschrijft verschillende scenario’s. ADR (= actieve verwijdering) begint in 2020. Er worden 5, 10 of 20 brokstukken per jaar verwijderd

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Ruimtepuin in LEO

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Ruimtepuin in GEO, equator zicht

Het ruimtepuin ten noorden van de equator bestaan vooral uit Russische satellieten en de brokstukken daarvan

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Waarom interessant

Waarom Interessant?

  • Science Fiction, Hamilton

  • Vele planeten bewoond, piraterij

  • Sleep hele asteroïde tot dichtbij planeet en blaas op met vele kernbommen

     planeet niet meer toegankelijk met ruimtevoertuigen van buiten: geen ruimtevaart meer mogelijk

  • Wellicht daarom geen bezoekers van buiten op Aarde?

  • Waarschijnlijker: reizen naar zelfs dichtbijzijnde sterren valt niet mee

  • Of: ‘intelligent’ leven zoals wij bestaat nergens; ander intelligent leven herkennen we niet

  • Terug op Aarde: Ruimtepuin zal ruimtevaart heel lastig maken

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Wat is het probleem

Wat is het Probleem?

  • Veel satellieten en bemande ruimtevaart werken in LEO, Low Earth Orbit, tussen 200 en 2000 km boven aardoppervlak

  • Een brokstuk op die hoogte raast in 1,5 uur rond de Aarde, 40.000 km omtrek

  • 40.000/1,5 ≈ 2700 km/uur = 7,4 km/sec (!!)

  • In de heel populaire GEO banen (Geosynchronous) 36.000 km boven de Aarde, draait een stuk ruimtepuin in 24 uur rond, zo’n brokstuk beweegt dus met 3 km/sec

  • De dure TV satellieten aldaar kunnen door een 1 cm groot stuk ruimtepuin uit de lucht gehaald worden!

  • Brokstukken groter dan 1 cm kunnen vrijwel alle normale materialen geheel doorboren

  • Zelfs stukjes afgebladderde verf van een mm of zo kunnen de ramen van de shuttle behoorlijk beschadigen

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Foto s van beschadigingen door ruimtepuin

Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin

STS-7:

ster in ‘t glas

van 2 mm

STS =

Space Shuttle

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Foto s van beschadigingen door ruimtepuin1

Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin

HST’s antenne

is geheel

doorboord!

HST = Hubble Space Telescope

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Foto s van beschadigingen door ruimtepuin2

Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin

Bij ‘EVA’

zien de

astronauten

diverse

beschadigingen

EVA = Extravehicular activity = ‘ruimtewandeling’

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Foto s van beschadigingen door ruimtepuin3

Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin

De ‘Long Duration Exposure

Facility’ (LDEF) vloog ruim vijf jaar

in een lage baan en is

teruggehaald door de shuttle

Columbia in januari 1990.

De diverse panelen zaten vol met

ruimtepuin inslagen en hebben

veel informatie opgeleverd.

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Foto s van beschadigingen door ruimtepuin4

Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin

Een paneel van LDEF.

De inslagen zijn goed

te zien; vrijwel allemaal door ruimtepuin.

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Grote stukken vallen soms op aarde

Grote stukken vallen soms op Aarde

De hoofdbrandstoftank

van de 2e trap van een Delta 2 raket.

Deze landde bij

Georgetown in Texas.

De 250 kg tank van

roestvrij staal

overleefde de val

(te) goed!!

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Grote stukken vallen soms op aarde1

Grote stukken vallen soms op Aarde

Van wederom een Delta 2 is de tweede trap neergekomen in

Texas op 22 jan 1997:

nu een 30 kg tank van

titanium.

Nog als nieuw (?!).

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Grote stukken vallen soms op aarde2

Grote stukken vallen soms op Aarde

21 jan 01:

Delta 2,

3e trap, 70 kg

titanium landde

in Saudi Arabië,

70 km van

Riyadh

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Grote stukken vallen soms op aarde3

Grote stukken vallen soms op Aarde

Weer een tweede trap van een Delta 2!

Deze viel op 27 april 2000 in Zuid Afrika neer.

Er waren zelfs 3 brokstukken,

verspreid over 100 km. Ze staan alledrie op de foto.

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Kan het ook wat netter

Kan het ook wat netter?

  • De Hubble Space Telescope vliegt op 569 km hoogte en zijn baan maakt een hoek van 28o met de evenaar

  • Er zijn geen voorzieningen om veilig terug te vallen naar de Aarde

  • Berekeningen tonen dat zo’n 98 stukken niet (geheel) zullen verbranden

  • HST zal uit elkaar vallen op ongeveer 78 km hoogte

  • Dat betekent 2055 kg over 1200 km lengte

  • De kans om een mens te raken wordt geschat op 1/700

  • Derhalve zal er waarschijnlijk rond 2021 een voortstuwingsmodule aan HST vastgemaakt worden om dit wat meer in de hand te hebben

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


De columbia ramp op 16 jan 2003 sts 107

De Columbia ramp op 16 jan 2003 (STS-107)

  • Voordat deze ramp plaatsvond zijn er minder dan 250 items neergestort in meer dan 40 jaar

  • Columbia: 84.000 voorwerpen stortten neer in een gebied van 40 bij 1000 km

  • Een stuk isolatiedeken dwarrelde inderdaad neer op een persoon; deze werd in het geheel niet verwond

  • Hoewel twee shuttles bij lancering, resp. landing verongelukten is het grootste shuttle gevaar ruimtepuin

  • Een recente NASA ‘risk assessment’ heeft dit aangetoond. 11 van de 20 potentiële shuttle problemen zullen veroorzaakt worden door botsingen met stukken ruimtetroep

  • Shuttle zal o.a. achterwaarts vliegen in zijn baan

  • Er zijn ruimtepuin detectoren op de shuttle vleugels

  • Bij aanmeren aan ISS bevindt shuttle zich achter de ISS

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Stukken van Columbia vallen neer in Zuid-USA

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Radioactief ruimtepuin

Radioactief Ruimtepuin

  • Eerste satelliet met kern-reactor van USA in 1965

  • Tussen 1967 en 1988 lanceerde de USSR 31 Radar Ocean Reconnaissance Satellites (RORSAT’s), die scheepsbewegingen bekijken vanaf 300 km

  • Deze worden aangedreven door een ‘Bork’ kern-reactor

  • Na hun ‘nuttige’ leven worden zulke satellieten geparkeerd in een baan op 900 km

  • In 1978 mislukte dat met Cosmos 954 en radioactief afval werd verspreid over Canada

  • Daarna: uitwerpen van reactoren; dat proces beschadigde koelpijpen waaruit de koelvloeistof natrium-kalium spoot

     minstens 60.000 metaaldeeltjes groter dan 1 cm op 900 km

  • 53 van dergelijke radioactieve satellieten zijn nog in de ruimte in ~ 1000 km banen; vallen naar beneden in ~ 700 jaar

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

IADC

  • Er bestaat een Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC)

  • Daarin zitten Italië, UK, Frankrijk, China, Duitsland, ESA, India, Japan, NASA, Ukraine en Rusland

  • De IADC stelt o.a. regels vast omtrent ruimtepuin

  • Alle deelnemende landen houden zich – verheugend – goed aan deze regels

  • Een paar IADC regels:

    • De kans een mens te raken onder de 1/10.000

    • Satellieten in lage banen moeten binnen 25 jaar na beëindigen missie terugvallen naar de aarde

    • Satellieten in GEO banen moeten na beëindigen missie minstens 200 km omhoog worden gebracht

  • Regels zijn bekrachtigd door UN

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Communicatiesatelieten in geo

Communicatiesatelieten in GEO

  • Geostationaire banen: satelliet draait in 24 uur rond de Aarde

  • Baan over Aardequator: continu contact met gewenste plaats

  • 1240 objecten draaiden hun rondjes in GEO in januari 2005 (recenter: http://planet4589.org/space/log/geo.date)

  • De helft daarvan zijn ‘drifting’, ‘uncontrolled’ of ‘unidentified’; de rest is min of meer onder controle

  • 13 GEO satellieten stopten met werken in 2004:

    • 5 daarvan zijn volgens de IADC regels op de juiste wijze ‘geparkeerd’

    • 5 hebben een nieuwe, maar te lage baan gekregen

    • 3 draaien gewoon nog steeds – nu ongecontroleerd - hun rondjes

  • Dat GEO schoongehouden moet worden daar is iedereen het mee eens

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Schoonmaken geo

Schoonmaken GEO

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Een wild frans idee voor een vacuum cleaner

Een ‘wild’ Frans idee voor een ‘vacuum’ cleaner

  • Gebruik een ATV als ‘jager’

  • Maak gebruik van ‘tether’ principe (zie verderop)

  • Franse schatting: 3 jaar R&D; 7 jaar ontwikkeling

  • Operaties zouden mogelijk zijn in 2015 – 2020

  • De eerste ATV-jager zou 250 M€ kosten

  • De lanceerkosten worden geschat op 100 M€

  • De operaties zijn begroot op 150 M€ (150 personen)

  •  500 M€ om 50 stukken groot ruimtepuin op te ruimen

  • Toch zeer de moeite: als twee redelijk grote stukken botsen levert dat direct duizenden kleine stukken op

  • Want: botsingsgebied smelt en stolt daarna in vele stukken

ATV = Automatic Transfer Vehicle; ontwikkeld door ESA

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Opruimen van eurostar 2000

Opruimen van Eurostar 2000

  • Astrium heeft zijn telecom satelliet in GEO, de Eurostar 2000, op nette wijze in een hogere baan gebracht

  • De operaties vonden plaats van 19 tot 24 juli 2003

  • Beoogde doel: in 4 stappen naar de hogere baan

  • Daarna: reactiewiel ontladen; als die blijven spinnen kunnen ze op den duur uit de satelliet vliegen

  • Het echt volledig stoppen van het complexe richtsysteem van de satelliet is heel lastig, o.a. door de fallback opties

  • Resultaat: 254 km hoger, in 19 manoeuvres

  • Twee tanks zijn toen geleegd en de satelliet is uitgeschakeld

  • De fotondruk van de zonnestraling vergroot die hoogte: na 6 maanden 7 km er bij

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Artist s view van eurostar 2000

Artist’s view van Eurostar 2000

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Lange touwen in de ruimte space tethers

Lange touwen in de ruimte, ‘Space Tethers’

  • Tether met twee gewichten aan uiteinden beweegt in een baan van zijn massacentrum 

    • Bovenste massa beweegt sneller dan normaal op die hoogte,

    • Onderste massa beweegt langzamer

  • De Franse ‘ATV-jager’ maakt tether vast aan brokstuk er onder  brokstuk vertraagt, ATV-jager versnelt

  • Daarna tether ‘doorsnijden’ 

    • Brokstuk zakt in lagere baan

    • ATV-jager gaat omhoog

  • Kabels van paar km lengte: electrodynamisch of passief

  • Ruimtepuin kan tethers doorsnijden  dubbele tether lijnen met veel knopen

  • Langs touw tussen Aarde en tegenwicht op grote hoogte kan een lift omhoog gaan: centrifugaalkracht neemt wel steeds toe

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Hyper snelheids tests

Hyper snelheids tests

Met 3,2 km/sec een

kogeltje afvuren door

meshes naar een wand.

Russen uit Moskou

leven zich uit!

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Ruimtepuin

SPACE SURVEILLANCE IN EUROPE

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Laatste nieuwsbrief

Laatste nieuwsbrief

  • Net vandaag een nieuwe Orbital Debris nieuwsbrief

  • Er zijn 6 satellieten in stukken gebroken, maar allen op lage hoogte: de stukken zullen snel in de atmosfeer verbranden

  • 14e editie van History of On-Orbit Satellite Fragmentations is uit: 194 begrepen uiteenvallen-in-stukken en 51 anomale gebeurtenissen met ruimte objecten

  • Nader onderzoek van brokstukken van de Chinese Fengyun-1C, die op 11 januari 2007 kapotgeschoten werd door de Chinezen

  • ORDEM 2008 is te verkrijgen: een programma dat de aanwezigheid van ruimtepuin voorspelt

  • Op 2 april 2008 waren er:

    • 3135 satellieten

    • 9502 raket delen en ruimtepuin

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


Objecten waargenomen doorus ssn 17 mrt 08

Objecten waargenomen doorUS SSN, 17 mrt 08

Objecten per km2

Hoogte (km)

Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 2008


  • Login