Weltraum-Schrott und sein Wiedereintritt

[koehlerbv]

Wie pulverisiert man denn einen 830 kg schweren Satelliten in 50.000 Teile?? Da bleiben ja im Schnitt pro Stück nur noch etwas über 15 Gramm übrig ...

Bernhard

 

[koehlerbv]

By the way: F10 aus dem gleichen Block ist 2004 auch schon im Orbit in die nicht vorhandene Luft geflogen.

Bernhard

 

[Toryu]

Wie pulverisiert man denn einen 830 kg schweren Satelliten in 50.000 Teile?? Da bleiben ja im Schnitt pro Stück nur noch etwas über 15 Gramm übrig ...

Das kommt schon hin. Jeder Farbsplitter ist bei den Relativgeschwindigkeiten da oben - gemessen am Zerstörungspotential - ein signifikantes Einzelteil.

 

[koehlerbv]

Das beantwortet aber nicht meine Frage.

 

[Toryu]

Du wolltest wissen, wie man aus 830kg ~50k Einzelteile mit 15g Durchschnittsmasse machen kann.
Die Massen-/ Größenverteilung der Bruchstücke sieht bei einer Explosion auf dem Erdboden auch nicht anders aus.

Die möglichen Zündquellen sind ja vermutlich die üblichen Verdächtigen:
- Treibstoffsystem
- Energieversorgung
- (Fehlfunktion der) Kühlung
- Nutzlast (je nachdem, ob da was mit ordentlicher Sendeleistung dabei ist)

 

[mcnoch]

Nun, offensichtlich ist hier etwas geschehen, was man so zunächst nicht erwartet hatte. Explosionen im All sind immer Extremsituationen. Man darf zudem nicht vergessen, dass Materialien im All durch die Strahlung und den starken Temperaturwechsel zw. sonnenbeschienen und -abgewandt auch einer verstärkten/beschleunigten Alterung und damit Ermüdung unterliegen. Ich finde leider derzeit das Video nicht, aber die NASA hat mal in einem Video zur Materialermüdung im All (im Vorlauf auf die ISS) gezeigt, wie eine dünne Aluplatte, die im Labor künstlich gealtert wurde, ab einem bestimmten Zeitpunkt brüchig wie Knäckebrot wurde und beim Durchbiegen einfach in Hunderte von Bruchstücke zerbröselte. Bei den im Satellitenbau aus Gewichtsgründen auch oft eingesetzten Kunststoffen ist dieser Effekt noch extremer. Bei jedem Außeneinsatz werden die Astronauten auf die Gefahren, die sich aus solchen Prozessen ergeben hingewiesen. Als Mike Massimino während der zweiten Hubble-Reparatur Mission 2009 einen blockierenden Haltegriff abbrechen musste, wurde der ganze Griff dick mit Klebeband umwickelt, damit es keinen Sprühneben aus kleinen scharfen Stücken gibt und Mike sagte später, der Griff wäre eher wie Plastik denn Metall weggebrochen.

 

[doerrminator]

In der Saarbrücker Zeitung von heute habe ich eine recht interessante Adresse gefunden:

www.stuffin.space

Es ist eine Online-Plattform die künstliche Objekte im erdnahen Weltall und deren Umlaufbahn anzeigt.
Teilweise gibt es auch Informationen dazu und man kann die Objekte einzelnen Gruppen zuordnen.

 

[Mirka73]

ganz schön viele Teile

 

[mcnoch]

Es wurden mal wieder Ideen zur Beseitigung des Weltraummülls diskutiert. Aktuell sollen sich 750 Millionen Trümmerteile mit einer Größe von über 1 cm in den erdnahen Umlaufbahnen befinden und wirklich erfolgversprechende Methoden zu ihrer Beseitigung sind nicht in Sicht, während sich das Problem durch ständige kollisionsbedingte weitere Fragmentierung immer schneller vergrößert.

http://www.spacedaily.com/reports/Russian_Scientists_Against_Using_Nuclear_Weapons_to_Clear_Space_Debris_999.html

 

[koehlerbv]

Eine nur kleine Korrektur, Matthias: Die Mindestgrösse ist Millimeter, nicht Zentimeter.

Um das zu visualisieren: Ich habe mal eine Linie gezogen von Flensburg aus, also ganz oben in Deutschland. Die Linie endete in Strasbourg im Elsass (ich habe mich auf grössere Orte konzentriert, in Deutschland weit, weit im Süden hätte ich da nur Dörfer getroffen). Da die *Mindest*grösse 1 mm beträgt, können wir davon ausgehen, dass es sich bei dieser "Linie" nicht um einen feinen Strich handelt. Selbst gleichmässig verteilt (was nicht der Fall ist) ist das im erdnahen Orbit wirklich eine nicht zu vernachlässigende Gefahr, zumal man diese gar nicht einzelnd beonachtet / verfolgt werden können. Die entsprechende Einschläge in der ISS und anderen RFKs zeigt das deutlich.

Bernhard

 

[78587?]

Die Mindestgrösse ist Millimeter,

Kleine Ergänzung, im Text wird von einem Hüllkreis grösser als 1mm gesprochen.








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[MikeBravo]

Mit dem ganzen Schrott, der über uns herumkreiselt, könnte man ja eine neue Mega-Mir bauen! Und ich rede da nur von den noch "heilen" Teilen, die man nur noch irgendwie einfangen, konfektioniert und zusammensetzen müsste...

Solarpanels, Tanks aus Titan, Raketentriebwerke und -stufen sind allein schon vom Materialwert geeignet, um sie, entsprechende Transporttechnik vorausgesetzt, um wieder befüllt, zusammen- und eingesetzt zu werden.

Da verschiedene Raumfahrtorganisationen über den Bau einer Mondbasis nachdenken, könnte man als Baumaterialien bestimmte Weltraumschrott-Teile verwenden.
Daraus könnte sich evtl. ein neuer Beruf entwickeln:
Weltraumschrotthändler!

 

[_Michael]

Solarpanels, Tanks aus Titan, Raketentriebwerke und -stufen sind allein schon vom Materialwert geeignet, um sie, entsprechende Transporttechnik vorausgesetzt, um wieder befüllt, zusammen- und eingesetzt zu werden.

Nein. Es bräuchte enorm viel Energie, diese Teile in eine passende Umlaufbahn oder gar zum Mond zu bringen. Zu jedem dieser Teile müsste man einen Satelliten senden, der dem Teil die passende Geschwindigkeitsänderung verpasst. Dafür wäre viel bis extrem viel Treibstoff pro Teil notwendig, was teure Raketenstarts von der Erde aus notwendig macht. Und das nur, um ein uraltes, nicht exakt für den angedachten Zweck gebautes Teil in fragwürdigem Zustand einzufangen...?

 

[MikeBravo]

Hallo, Michael,

Danke für Deinen Beitrag!
Nehmen wir mal an, in der Zukunft wird eine Raumwerft gebaut, auf der Satelliten, Teleskope usw. repariert werden können und mit der Weltraumschrott-Teile in größerem Ausmaß geborgen und zwischengelagert werden könnte...

Wenn der Bau einer Mondbasis dann mal Realität wird, sei es auch nur vorerst als Orbitalstation, sollte mal an die Entwicklung eines Raumfrachters und Verhüttungsschiff nachgedacht werden, welches die zuvor gesammelten Weltraum-Schrottteile übernimmt, sortenrein einschmelzt und daraus Standart-Bauteile für neue Mond-Gebäude oder -Fahrzeuge herstellt...

Klingen meine Gedanken zu sehr nach Science-Fiktion? Oder bin ich, wie damals Jules Verne, meiner Zeit um mindestens 200 Jahre voraus?
Ja, Raumfahrt war, ist und wird auch immer ein teures Metier sein. Der Weltraumschrott wird auch nicht weniger, genauso wie die Plastikabfallteppiche in unseren Weltmeeren mit deren Gefahren für Flora und Fauna, letztendlich auch für uns Menschen!

Wenn irgendwann in der Raumfahrt mehrere Astronauten durch Weltraumschrott-Teile tödlich verunglücken, oder auf der Erde Menschen duch abstürzen Schrott-Großteile, wie Tanks, Triebwerke und Stufen, dann sollte von sämtlichen Raumfahrenden Industriestaaten ein Konzept zum Recyceln von Weltraumschrott entwickelt werden, mit entsprechender Kostenteilung.

Die Welt braucht Vorschläge, Ideen und Innovationen zur Lösung bzw. Beseitigung des Weltraumschrott Problems. ..Ebenso, wie das der Plastikmüllteppiche auf unseren Weltmeeren und Stränden!
Ich denke, beide Problemen hat man lange genug ignoriert....Früher, sie noch nicht so akut waren, hätte man Konzepte und Gesetze zur Verhinderung bzw. Vermeidung von Weltraum- und anderem Müll entwickeln und ausführen sollen....Jetzt, wo diese Probleme uns buchstäblich! Über den Kopf gewachsen sind, lassen sich diese sich nicht mehr verdrängen, frei nach dem Motto: Aus den Augen, aus dem Sinn !

Doch niemand will Verantwortung und hohe, finanzielle Aufwendungen für Nachlässigkeiten übernehmen, die in den 50er und 60er Jahren ihren Ursprung hatten.
Früher hatten die Kelten ihre größte Angst davor, das ihnen der Himmel auf den Kopf fallen könnte.
Heute müssen wir diese berechtigte Angst vor dem Hintergrund von möglichen Millionen Tonnen abstürzbarem Weltraumschrott auch haben...

Viele Grüße

Michael

 

[_Michael]

Nehmen wir mal an, in der Zukunft wird eine Raumwerft gebaut, auf der Satelliten, Teleskope usw. repariert werden können und mit der Weltraumschrott-Teile in größerem Ausmaß geborgen und zwischengelagert werden könnte...

Nochmals: Für jedes dieser Teile würde eine enorme Menge Energie gebraucht, nur schon um sie auf die selbe Umlaufbahn wie die Raumwerft zu bringen. Der grösste Energie-Anteil in der Raumfahrt liegt nicht darin, die Höhendifferenz zwischen Boden und Umlaufbahn zu überwinden, sondern den Satelliten in seine Umlaufbahn zu beschleunigen. Vergiss den Gedanken, dass man in der Schwerelosigkeit lockerer herumkurven kann als auf der Erde. Das sieht nur so aus, wenn zwei Objekte (z.B. Astronaut und Raumstation) praktisch auf der selben Umlaufbahn sind.

Kommt dazu, dass man die Energie für sogar zwei Umlaufbahn-Einschüsse braucht: Erstens muss ich den Einfang-Satelliten in die Umlaufbahn des Schrotteils bringen, und dann wieder zurück in die Umlaufbahn der Werft. Um ein einzelnes Teil einzufangen, müsste wohl jedes Mal eine Treibstoffmenge ins All gebracht werden, die einen Raketenstart von der Erde notwendig macht. So ein Projekt ist erst dann denkbar, wenn Antriebe existieren, die praktisch keinen Treibstoff mehr brauchen. Und danach sieht es weit und breit nicht aus.

Was das Aufräumen betrifft: Weltraum-Schrott ist nicht erst in der Grösse von Satelliten eine tödliche Gefahr, sondern bereits bei Bruchstücken im mm oder cm Bereich. Selbst wenn man hunderte von Satelliten einfangen würde, es verblieben immer noch Millionen tödlicher Bruchstücke. Die Aufräumarbeit wäre somit komplett sinnlos.

 

[sixmilesout]

Also ich würde nicht in einer Mond-Basis aus Schrottteilen wohnen wollen.

 

[mcnoch]

Wie schon beschrieben übersteigt der Energieaufwand, der zur Bergung von Weltraum-Schrott notwendig ist, den sog. Ersatzwert bei Weitem. Ein Recycling eines Wrackteils lohnt einfach nicht. Was sehr wohl lohnt ist ihn zu vermeiden, z.B. indem man an sich noch einsatzfähige Satelliten, denen einfach der Sprit ausgeht, neu zu betanken oder als Ganzes kontrolliert in die Erdatmosphäre zu stoßen und dort verglühen zu lassen versucht.

Alle konkreten Bemühungen zur Entsorgung des bestehenden bzw. nicht mehr zu vermeidenden Weltraumschrotts zielen darauf ab, ihn möglichst schnell und auf breiter Front in die Erdatmosphäre absinken zu lassen. Da hat man schon einige sehr interessante, unkonventionelle Ideen entwickelt, die man wohl ab 2020 auch zu erproben gedenkt. Der Fokus hier liegt auf der schnellen Absenkung von großen Trümmerteilen, a) weil dies einfacher möglich ist und b) somit deren Zersplitterung in x-tausende von Bruchteile vermieden werden kann und man so ein weiteres Anwachsen des Problems vermeidet.

 

[mcnoch]

Der unerwartete Kontrollverlust über die chinesische Tiangong 1 Raumstation und das japanische Hitomi Röntgenteleskop bringen im Bereich der Vermeidung von Weltraumschrott ein pikantes Problem wieder auf die Tagesordnung. Bislang geht man immer zu leichtfertig mit dem Thema der sicheren Entsorgung um, weil man sich einfach darauf verlässt, dass man bis zu Letzt die volle Kontrolle über die Station oder den Satelliten behält. Ein Kontrollverlust ist schlicht nicht vorgesehen. Ein unabhängiges Backup-System, welches nach einem Kontrollverlust einen kontrollierten Absturz herbeiführen könnte stellt zudem auch "totes" Gewicht dar und würde die Missionen entsprechend belasten. Ein externes System, welches dann speziell nur in diesem Fall ins All geschossen wird, an den Satelliten oder die Station andockt und diese dann in den Abstieg schiebt, existiert auch nur in den Köpfen der Ingenieure, da die Verantwortlichen das dafür benötigte Geld lieber für wissenschaftliche Missionen nutzen wollen, statt hinter sich aufzuräumen. Während bei den jüngeren Ingenieuren das Problembewusstsein in dieser Hinsicht schon sehr ausgeprägt ist, leben in den höheren Programmebenen (auch in der Politik) aber noch viele Verantwortliche in der früheren Fehlvorstellung "Der Raum ist groß genug" und werden sich mangels drohender Konsequenzen auch nicht mehr umstellen.

 

[mcnoch]

Ein interessanter Entwurf für die Entsorgung etwas größerer Schrottteile. Wenn ein Schrottteil von einer größeren Folie umwickelt wird, erhöht dies den Luftwiderstand signifikant. Das man das Teil aber auch noch zu seinem eigenen Transportmittel machen will, scheint mir persönlich dann aber doch eine etwas zu ambitionierte Zielsetzung. Unrealistische Wunschvorstellungen (auf allen Seiten) sind ja schon immer ein Problem für sich, besonders da sie all zu oft dazu führen, dass mit den völlig unrealistischen Zielen auch eigentlich sehr gute Lösungen mitbeerdigt werden, die sehr nützlich hätten sein können, wenn man etwas realistischere Ziele und damit Bewertungskriterien für die Ideen gewählt hätte.

http://www.spacedaily.com/reports/Aerospace_Awarded_NASA_Grant_for_Innovative_Space_Debris_Technology_999.html

 

[mcnoch]

Die ESA hat im Rahmen des "Horizon 2020" Programms nun die Technology for Self-Removal of Spacecraft (TeSeR) Projekt-Reihe auf den Weg gebracht, die bis 2018 laufen und neue Lösungen für die Bereinigung von Alt-Satelliten entwickeln und mittels Prototypen erproben. Getestet werden sollen drei Verfahrensideen sowie die notwendigen Andocktechnologien für a) eine Art Raketenrucksack, um einen Alt-Satelliten nachträglich kontrolliert zu einem Widereintritt in die untere Erdatmosphäre und so zum Verglühen zu bringen, b) ein System, welches den Luftwiderstand des Satelliten so stark ansteigen lässt, dass er schneller an Höhe verliert und c) ein Electrodynamic Tether System, welches je nach Positionierung entweder ein Wegstoßen eines Satelliten in eine höhere Umlaufbahn oder das Absinken in eine niedrigere Umlaufbahn erlaubt.

http://www.spacedaily.com/reports/Europe_Develops_Self_removal_Technology_for_Spacecraft_999.html