Frage:
Wie können Satelliten in der Atmosphäre sicher sein, wenn so viele Asteroiden hereinkommen?
AmitG
2014-01-08 19:46:50 UTC
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Wie können künstliche Satelliten in der Atmosphäre sicher sein, wenn täglich Hunderte Tonnen Staub und Asteroiden in die Erdatmosphäre gelangen?

  1. Was ist eine Umlaufbahn eines künstlichen Satelliten?
  2. In welcher ungefähren Entfernung (oder in welcher Umlaufbahn) von künstlichen Satelliten vernichten diese Asteroiden, Staub und Steine?
Satelliten sind nicht in der Atmosphäre, sie sind darüber (fast).
Einer antworten:
#1
+7
Gerald
2014-01-08 20:05:52 UTC
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Weltraummüll ist ein großes Problem für die Raumfahrtindustrie. Natürliche Körper wie Staub oder Asteroiden sind nicht die Hauptherausforderung, obwohl Sonden häufig von Feinstaub getroffen werden. Der Staub verursacht winzige Krater auf der Oberfläche der Sonden oder kann die Rotation oder Umlaufbahn geringfügig verändern. Dies kann größtenteils korrigiert werden, z. durch Räder, die mit Sonnenkollektoren betrieben werden.

Die am meisten besorgniserregenden Objekte sind Überreste von von Menschen hergestellten Objekten, die um die Erde kreisen. Bei jeder Kollision zweier solcher Objekte bilden sich Fragmentwolken, die zu immer mehr Kollisionen führen. Diese Fragmente werden vom Radar verfolgt, und Sonden versuchen, Kollisionen zu vermeiden, indem sie ihre Umlaufbahnen anpassen. Aber manchmal werden sie getroffen und zerstört.

Eine Umlaufbahn ist der Weg, auf dem sich ein Satellit z. Erde.

Ein Satellit muss außerhalb der unteren Teile der Atmosphäre bleiben, sonst wird er verlangsamt und fällt zu Boden. Die Untergrenze liegt in der Nähe von 200 km über dem Boden. Ein Satellit bewegt sich in einer unteren Erdumlaufbahn mit ungefähr 8 Kilometern pro Sekunde um die Erde.

Viele Satelliten befinden sich in der geostationären Umlaufbahn, ungefähr 36.000 km über dem Boden. Dort ist die Erdatmosphäre vernachlässigbar dünn, dort ist nur ein kleines Magnetfeld zu finden; Dieser Teil der Atmosphäre wird als Magnetosphäre bezeichnet.

Je weiter ein Satellit die Erde umkreist, desto langsamer bewegt er sich, um die Schwerkraft der Erde zu kompensieren, da die Schwerkraft der Erde mit zunehmender Entfernung von der Erde schwächer wird

Gegenwärtig ist die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen, die Satelliten zerstören, für einen einzelnen Satelliten sehr gering. Tatsächlich gibt es nur wenige dokumentierte Fälle: "Es ist nur ein schwerwiegender Vorfall aufgetreten: die Satellitenkollision 2009 zwischen Iridium 33 und Cosmos 2251" des obigen Wikipedia-Artikels. Und "China wurde nach seinem Anti-Satelliten-Raketentest 2007 weitgehend verurteilt, sowohl wegen der militärischen Auswirkungen als auch wegen der enormen Menge an Trümmern, die es verursachte", desselben Wikipedia-Artikels.

Das zentrale Problem ist die wachsende Anzahl von Fragmenten, die für die Zukunft als Folge von mehr Satelliten in der Umlaufbahn zu erwarten sind, und die erwartete Kettenreaktion der Fragmentierung.

Details zur Oberflächenverschlechterung von Satelliten aufgrund von Stößen von Staubpartikeln kann z hier. Der größte Teil dieses Staubes ist von Menschen gemacht. Oberflächenverschlechterung hat Konsequenzen, z.

Siehe auch eine verwandte Frage bei StackExchange.

Zum zweiten Teil der Frage: Die Staubpartikel kollidieren mit den Satelliten und verdampfen von der Aufprallwärme. Die Vernichtungsentfernung ist also mehr oder weniger Null.

Beim Eintritt in die Erdatmosphäre "zerfallen sie normalerweise in Höhen von 50 bis 95 km" ( Meteorid). Das sind mindestens 100 km unter den niedrigsten Satellitenbahnen.

Was ist die typische Zeitskala für Kollisionen mit Raumtrümmern eines metergroßen Satelliten? Ist es in der Größenordnung von ein paar Jahren oder sind es hundert Jahre usw.?
Je kleiner die Staubkörner sind, desto häufiger treten Kollisionen auf. Der größte Teil der Trümmer befindet sich in der unteren Erdumlaufbahn. Die geostationäre Umlaufbahn gibt ebenfalls Anlass zur Sorge. Ich kenne die Zahlen nicht auswendig. Ein bisschen unangebracht: Es gibt eine schöne Tonspur der Cassini-Sonde beim Überqueren der Saturnringe mit Hunderten von Treffern pro Sekunde. Es ist nicht so viel in der Erdumlaufbahn.
Was könnte die Antwort auf die zweite Frage sein?
@Gerald Es wäre interessant zu hören, dass Cassini Track, haben Sie eine Quelle?
Schläge auf kleine Staubpartikel treten häufig ohne größere Schäden auf. Sicher häufiger als einmal im Jahr. Kosmischer Staub wurde intensiv gesammelt, siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Stardust_(spacecraft), Probenverarbeitung. Die (seltensten) interstellaren Staubpartikel wurden in 7 Jahren etwa 45 Mal beobachtet. Es ist sicherlich um ein Vielfaches insgesamt in der Nähe der Erde. Die Antwort lautet also: Kleine Körner treffen mehrmals im Jahr einen Satelliten in der Erdumlaufbahn.
Details zu Cassini, z.B. hier: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/09jul_hailstorm/


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