Ruimteschroot & Ruimtepuin

Transcriptie

1 17/05/2008 Aquila & Noorderkroon bijeenkomst Aanleiding Ruimteschroot & Ruimtepuin Kunstmaan USA 193 werd kapotgeschoten Kunstmaan Feng Yun 1C werd kapotgeschoten Is de botsingskans van Apophis met de aarde 1 / 4500 of 1 / Wat is ruimteschroot? Wat is ruimtepuin? Door mensen vervaardigde onderdelen of gehelen van ruimtetuigen die geen functie meer vervullen Kleine lichamen in ons zonnestelsel die niet bijdroegen aan de vorming van de planeten Anders gezegd: kunstmanen Meer specifiek planetoïden Daaruit wordt de groep aangeduid als NEO s (dit is Near Earth Objects ) nader bekeken Nomenclatuur FAQ Aanduidingen van kunstmanen: 1. De naam van het ding 2. De internationale aanduiding (COSPAR-code) Jaar van lancering Volgnummer in dit jaar Component code (1, 2 of 3 letters) A = 1, I en O doen niet mee, Z = 24; AA = USStratcom catalogus nummer Tijdens of na mijn presentaties over kunstmanen kwamen twee vragen vaak terug: 1) hoe druk is het daar boven? 2) komen er botsingen voor? Vandaar dat de antwoorden nu deel zijn van de presentatie Satellieten 1

2 17/05/2008 Hoe druk: per : objecten Wat.. Objecten? Detecteerbaar door grondstations met bekende baan: Met radar: >= 10 cm zoals Haystack en HAX Visueel: diverse w.o. LMT (Liquid Mirror Telescope) Schattingen Soorten objecten Kleiner dan detecteerbaar: ~ tussen 1 en 10 cm ~ 35 miljoen < 1 cm Schattingen gebaseerd mede op tellingen in de ruimte o.a. vanuit ARGOS ( A, 25634): 1 inslag per 2 dagen (< 100 µm) S/C: Space Craft = instrumentenpakket (in)actief Uitgewerkte rakettrappen (indien tuimelend het waarnemingsdomein van de BWGS) Missie gerelateerd afval hebben kleine υ t.o.v. Hun oorsprong B/U: break-up van explosies en/of botsingen hebben grote υ t.o.v. hun oorsprong A/E: t.g.v. anomalous events hebben kleine υ t.o.v. hun oorsprong Missie gerelateerde objecten Anomalous events Objecten die na ontplooiing van de instrumenten geen functie meer hebben en afgeworpen worden Instrumentdeksels Neuskegels of delen ervan Adapters Maar ook Verloren gereedschap Verloren handschoenen Kan per geval anders zijn Vaak in de loop van de jaren losgelaten onderdelen zoals folie Onder invloed van hevige UV-straling erodeert veel materiaal Mijn bekendste voorbeeld is PAGEOS Satellieten 2

3 17/05/2008 PAGEOS ( A, 02253) PAGEOS-fragmentaties PAssive GEOdetic Satellite Ballon van 30 m doorsnede Kon tegelijk vanuit Europa en Noord-Amerika gezien en gefotografeerd worden (triangulatie) Baanhoogte aanvankelijk 4200 km Had magnitude +3 Lancering: : 27 fragmenten : 44 fragmenten : 2 fragmenten Nadien niet meer als blote oog object waargenomen Was mooi zicht een helder object met vooraf zwakke Explosies Explosie oorzaak 173 geteld per (bron: Break-up Book 13e): 1ste vond al plaats op : Een Ablestar raket explodeerde kort nadat hij in zijn baan gekomen was Bepaalde rakettypen blijken (bleken) gevoelig voor explosies: Delta-1 raket; Proton Ullage motor; Vrijwel zeker t.g.v. de werking van restbrandstoffen, als ze hypergolisch zijn Hypergolisch: gaan een reactie aan bij contact Voorbeeld: N 2 O 4 en UDMH Stikstoftetroxide en asymmetrische dimethylhydrazine) Voorkomen explosies Proton Ullage Motor Dump het restant aan brandstoffen als de nuttige last in zijn baan gebracht is (Liefst uit de buurt van die last) Is een paar kleine hulpraketten (auxiliary motor) die de bovenste trap vanuit gewichtloosheid weer een opwaartse kracht geeft Zodat de hypergolische stoffen contact kunnen maken (kranen open natuurlijk) Minstens 36 gevallen van explosie bekend Vaak langer dan 10 jaar na lancering Satellieten 3

4 17/05/2008 Bewuste explosies ASAT testen Russische satelliet met algemene naam Kosmos die een EORSAT functie vervullen EORSAT = Electronic Ocean Reconnaissance Satellite Exploderen vaak na einde loopbaan 22 gevallen bekend Laatste was Kosmos 2421 ( A, 29247) ASAT = Anti Satellite Rechtstreeks kapotschieten Of in nabijheid van slachtoffer exploderen Vele Kosmossen tussen 1968 en 1982 (explosie nabij) (USSR nu GOS) Solwind ( A, 11278) werd vanaf de grond beschoten en fragmenteerde in vele brokstukken (VS) Fen Yung 1C USA 193 Fen Yung 1C ( A, 25730) Een Chinese weersatelliet Werkte niet meer maar zond nog wel radiosignalen uit Werd vanaf de Chinese grond kapot geschoten en leverde ca detecteerbare fragmenten op: E t/m DCD Beschadiging bleek ook uit staken van de radio USA 193 ( A, 29651) Een mislukte spionagesatelliet? Vertoonde geen baanmanoeuvres Zeer ongebruikelijk voor een spion Geen opengeklapte zonnepanelen vanaf de grond kunnen detecteren (amateurs!) USA 193 vernietiging Delta rakettank Officiële verklaring: Met hydrazine aan boord is dit een gevaar bij neerkomen op aarde Daarom de satelliet vernietigen als hij nabij zijn vergaan is Plaats en tijd te kiezen Werd boven de Grote Oceaan op Was er nog een reden om hem kapot te schieten? De hydrazine zou de tocht door de dampkring heel erg verspreid ondergaan? Of niet? Af en toe komen er toch onderdelen op de aarde terecht. Satellieten 4

5 17/05/2008 Aerodynamische B/U Botsingen Bij sterk elliptische banen: Perigeum komt < 100 km Wrijving met de dampkring en hoge snelheid kan satelliet uit elkaar rijten. Molniya s en Oko s en hun upper stages Fragmenten leven kort Eerste geval met duidelijke oorzaak: CERISE ( B, 23606): Charactérisation de l Environnement Radioélectrique par un Instrument Spatial Embarqué Een inluistersatelliet (ELINT: electronic Intelligence) Gelanceerd: Was Gravity Gradient Stabilized NL: stabilisatie dank zij zwaartekracht dank zij lange mast CERISE botsing Geostationair Confrontatie met een fragment van een Ariane raket Kwam uit andere richting Botsingssnelheid: 14 km/s Mast brak af nabij satelliet zelf Satelliet ging tollen Radiosignaal vertoonde variërende dopplerverschuiving (?) Kunstmanen: hoe hoger hoe trager (net zoals bij planeten om de zon) Hoogte (km) Omloopstijd (min) Snelheid (km/s) ISS NOAA MIDAS VELA Maan Voorbeeld Geosat toepassingen Geostationaire toepassingen Sir Arthur Clarke zag het belang van de geostationaire baan al in 1946 (Clarke baan) Artikel in Wireless World Communicatie (TV, telefoon) denk maar aan Astra s Weer (Meteosat) Bewaking Arthur Clarke ( ) Satellieten 5

6 17/05/2008 Geostationaire baan Levensduur Omloopstijd is 1 sterrendag, dit is 23h 56m 04s km boven het aardoppervlak inclinatie is 0 graden boven de evenaar Effect: kunstmaan hangt schijnbaar stil Van een geostationaire kunstmaan Als relaiszender: tegenwoordig ca. 15 jaar Als rond de aarde draaiend voorwerp: miljoenen jaren Elk jaar worden er bij geplaatst Resultaat: toenemende drukte Kans op botsingen als je niets doet Geostationair ruimteschroot Hoe toename aantal sats te vermijden Te vermijden kerkhofbaan (voorstel van Georges: RIP baan) Waar komt het terecht indien niet Aanbevelingen Zie , Monitoring: bijkomend resultaat: id van onbekende geosats Reeds in 1981 deed NASA (?) voorstellen: Laat vlak voor het einde van de operationele fase de satelliet zich in een veilige baan manoeuvreren om van daaruit te vergaan binnen 25 jaar (LEO) Of uit de zone van de actieve kunstmanen te zijn (MEO, GSO) LEO (low earth orbit): EOL Baanwijzigingen LEO Naar beneden met vergaan binnen 25 jaar Voorbeelden: UARS ( B, 21701) km was ERBS ( B, 15354) km was SPOT 1 ( A, 16613) km was Landsat 4 ( A, 13367) km was EOL Baanwijzigingen MEO en GSO MEO (Medium earth orbit) Plaats satelliet onder of boven de zone van de GPS-satellieten GSO (Geosynchronous orbit) Plaats satelliet > 300 km hoger Satellieten 6

7 17/05/2008 Verdere aanbevelingen Voortgang met aanbevelingen Dump de restbrandstof(fen) in je upper stages zodat die niet kunnen exploderen. Praktijk: steeds meer Delta raketten duiken terug de atmosfeer in en vergaan na hun opdracht volbracht te hebben Voorbeelden: Globalstar-raketten (type Delta 2) Bij de Russen: vervingen Ullage motoren door Briz upper stage. Helaas staakten er al twee kort na lancering. Eén ervan explodeerde een jaar later in de ruimte ( B, 28944) Verenigde Naties aanvaardden de aanbevelingen van NASA in februari 2007 Na vier jaar discussie Nabij Ruimtepuin NEO s Lucy A. McFadden & Richard P. Binzel NEO s = Near Earth Objects Onder te verdelen in: Near Earth Asteroids (NEA s) Near Earth Comets (NEC s) Near Earth Objects: subgroepen: Amorgroep: 32% Apollogroep: 62% Atengroep: 6% Aphohelegroep: onbekend Nomenclatuur NEO-groepen Aanduidingen van kleine objecten in ons zonnestelsel Indien baan wel goed gekend is: Volgnr + naam voor te stellen door ontdekker Anders: ontdekkingsjaar + letter voor elk halve maand + volgletter A t/m Z en dan A 1 t/m Z 1,A 2 t/m Z 2 enz. De letter I doet niet mee. Vb: 2001 KX 76 is ontdekt 2de helft van mei 2001(K) en X (=23) * * 25 = 1923ste object. Amorgroep: kruisen de aardbaan niet a > 1.0 AE q >= AE (= aphelium aarde) Q <= 1.3 AU (= perihelium Mars) 433 Eros ontdekt in x 10.2 x 10.2 km 1221 Amor ontdekt in 1932 Satellieten 7

8 17/05/2008 Apollo s Aten s Apollo s: kruisen de aardbaan Atens: kruisen de aardbaan a > 1.0 AE q <= 1,017 AE (= aphelium aarde) 1862 Apollo eerste van de groep ontdekt in 1932 a < 1,0 AE q > 0,983 AE (= perihelium Aarde) 2062 Aten eerste van de groep ontdekt in 1976 IEO s Apophis IEO = Interior Earth Objects geheel binnen de aardbaan (wordt Aphohele genoemd) a < 0,983 AE q < 0,983 AE (= perihelium Aarde) 1998 DK 36 eerste van de groep ontdekt in 1998 Aardscheerder ontdekt Door Roy Tucker, David Tholen, Fabrizio & Bernardi Q = AE q = AE i = Afmetingen: ~ 250 m (geschat) M = 2 x kg (geschat) Apophis baanstudie Yarkovsky effect beschrijving Internationale gemeenschap: Een niet gravitationeel effect Gebruik de passage in 2012 om Apophis baan beter te leren kennen Ook de evolutie van de nauwkeurigheid van de baan Speelt het Yarkovsky effect een rol Dat ontstaat door asymmetrische heruitstraling van zonlicht Op het oppervlak van een roterend lichaam Dat kan leiden tot een beduidende baanevolutie van lichamen < 1 km Satellieten 8

9 17/05/2008 Yarkovsky Yarkovsky effect schema Yarkovsky ( ) Voorspelde dit effect eind 19 e eeuw Voor het eerst waargenomen bij 6489 Golevka Van : 15 km afwijking op 12 jaar Schematisch 1. Straling van oppervlak 2. Prograde rotatie van planetoïde 2.1 Namiddagzijde van de planetoïde 3. Baan van de planetoïde 4. Straling van de zon HBvL bericht Wetenschappelijker werk 16/04 13-jarige corrigeert NASA Kans van botsing van Apophis met aarde is niet 1 op maar 1 op 450 NASA heeft de fout toegegeven Waar kwam dat bericht echt vandaan? Het Duitse Boulevardblad Bild Verificatie van dit bericht leverde op: Don Yeomans: er is geen contact geweest met die jongen Apophis passeert de geostationaire gordel op km afstand (+ of 1500 km) Zie volgend plaatje. Conclusie Informatievervorming Vertrouw een dagblad niet zomaar Verifieer bij de vakpers Wees wantrouwig bij sensationele berichtgeving Frank Spahn, Potsdam universiteit: Legde 3- en 4-lichamen probleem uit Mocht op TV uitleggen maar moest voortijdig weg Zag later het TV programma. Klopte e.e.a. Niet Niemand had blijkbaar bij NASA geverifieerd Satellieten 9