Konzepte gegen Weltraumschrott

Aus was besteht denn der "Weltraumschrott" zum grössten Teils?

Deine Frage ist unklar.

Meinst Du, aus welchen Teilen sich der Weltraumschrott zusammensetzt, oder aus welchen Materialien diese Teile bestehen?

Meinst Du mit "grössten Teils" die größten Massen einzelner Teile, oder die größten räumlichen Ausmaße?

Zitat von: ZeT am 22. Februar 2012, 00:23:19

Aus was besteht denn der "Weltraumschrott" zum grössten Teils?

Deine Frage ist unklar.

Meinst Du, aus welchen Teilen sich der Weltraumschrott zusammensetzt, oder aus welchen Materialien diese Teile bestehen?

Meinst Du mit "grössten Teils" die größten Massen einzelner Teile, oder die größten räumlichen Ausmaße?

Zweiteres. Aus welchen Materialien dieser Schrott besteht. In diesem Falle die grössten Massen einzelner Teile.

Hallo,

In diesem Falle die grössten Massen einzelner Teile.

Die Formulierung der Frage  ist noch weniger sinnvoll (zu beantworten). Da oben treiben ganze/komplette ausgediente Satelliten und Oberstufen um die Erde. Das dürften die durchmesser-, flächen- ,volumen- und massenmäßg "größten Teile" sein. Aber danach wolltest du wahrscheinlich nicht fragen .

Okay, dann anders.
Theoretisch müsste es doch ausreichen, die Umlaufbahnen dieses Mülls so abzuändern, das er "kontrolliert" in der Atmosphäre verglüht bzw den Orbit in Richtung All verlässt.

Genau das ist Ziel vieler Bestrebungen zur Bekämpfung des Weltraum-Mülls. Nur das ist halt nicht so einfach wie es im ersten Moment aussieht. Über Möglichkeiten hierzu wird eben hier diskutiert.

-ZiLi-

Und das Problem ist, dass der große Müll eher ungefährlich und relativ leicht zu beseitigen ist. (Man sieht ihn gut und frühzeitig und kann ausweichen, und man kann ihn so bauen und betrieben, dass er sich selbst rechtzeitig aus der Gefahrenzone verzieht. Das hat man leider früher nicht getan.) Die kleinen und kleinsten Teilchen sind natürlich ein ganz anderes Kaliber. Man sieht sie nicht, es gibt unglaublich viele von ihnen und man kann sie nicht in nennenswerter Menge einfangen.

Daher würde es mich interessieren, aus welchen Materialien dieser Müll besteht. Metalle könnte man eventl mit einem Magneten aus der Bahn zwingen. Bei Kunststoffen wäre doch theoretisch die Elektrostatik eine Option. So eine Art Staubsaugerprinzip. Da weis ich ja auch nicht exakt wo der Staub liegt.

Die kleinen und kleinsten Teilchen sind natürlich ein ganz anderes Kaliber. Man sieht sie nicht, es gibt unglaublich viele von ihnen und man kann sie nicht in nennenswerter Menge einfangen.

In diese Richtung ging mein Gedanke. Gerade bei Kleinstpartikeln ist es doch imho nicht wichtig das ich weis wo sie sich genau befinden. Ich will sie ja nicht einfangen sondern nur ablenken.

Wenn ich nun einen "Magneten" in einen niedrigen Orbit bringe und ihn lange genug kreisen lasse, dann müsste doch eigent jedes Partikel was auf diesen Magneten reagiert über kurz oder lang so abgelenkt werden, das diese Partikel in der Atmosphäre verglühen. Anhand von den Umlaufbahnen aktiver Satelliten, müsste man imho doch auch ausschliessen können, das man diese Partikel in eine - für Satelliten - gefährliche Umlaufbahn zwingt.

Daher würde es mich interessieren, aus welchen Materialien dieser Müll besteht. Metalle könnte man eventl mit einem Magneten aus der Bahn zwingen. Bei Kunststoffen wäre doch theoretisch die Elektrostatik eine Option. So eine Art Staubsaugerprinzip. Da weis ich ja auch nicht exakt wo der Staub liegt.

Wie nahe willst du denn deine Einfangvorrichtung an den Müll heran bringen? Das Weltall ist groß, selbst wenn wir nur über den Erdorbit sprechen. Grundlegend gilt aber: Je weiter entfernt, desto größer die benötigte Energie, und die musst du ja auch erst einmal in den Orbit bringen.

Wie nahe willst du denn deine Einfangvorrichtung an den Müll heran bringen? Das Weltall ist groß, selbst wenn wir nur über den Erdorbit sprechen. Grundlegend gilt aber: Je weiter entfernt, desto größer die benötigte Energie, und die musst du ja auch erst einmal in den Orbit bringen.

Wie geschrieben, es geht mir nicht ums "einfangen", sondern ums "ablenken". Je mehr Zeit man mitbringt, desto weniger Energie sollte von nöten sein. Im Falle eines Magneten (solange es kein Elektromagnet ist) sollte die Energie, die man für das ablenken benötigt doch minimalst sein.

Es sollte doch ein minimalster Impuls genügen, um diese Partikel aus ihrer Umlaufbahn zu zwingen. Ich müsste nichtmal wissen wo genau diese Partikel sich befinden - mit genug Zeit würde man sie automatisch irgendwann erwischen.

Bei der Müllbeseitigung geht es vor allem darum das Kessler-Syndrom zu bekämpfen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kessler-Syndrom

Durch die Kollision von Satelliten/Raketenstufen etc... wird aus einem Trümmerteil Tausende wenn nicht sogar Millionen kleine Teile. Um das zu verhindern müssen die großen Mülltrümmer beseitigt werden, weil diese bei einer Kollision eine Menge Trümmer freisetzen.

Den Kleinkram wird man vermutlich nie "künstlich" beseitigen können. Aber die Entstehung von neuem Kleinkram kann man bekämpfen.

Bei der Müllbeseitigung geht es vor allem darum das Kessler-Syndrom zu bekämpfen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kessler-Syndrom

Durch die Kollision von Satelliten/Raketenstufen etc... wird aus einem Trümmerteil Tausende wenn nicht sogar Millionen kleine Teile. Um das zu verhindern müssen die großen Mülltrümmer beseitigt werden, weil diese bei einer Kollision eine Menge Trümmer freisetzen.

Den Kleinkram wird man vermutlich nie "künstlich" beseitigen können. Aber die Entstehung von neuem Kleinkram kann man bekämpfen.

Bei solchen kinetischen Energien, reicht doch ein Kleinstpartikel aus, um grössere Trümmer oder auch Satelliten in Schrott zu verwandeln.

Bezüglich der grösseren Trümmer sollte es doch ebenfalls möglich sein, mit Anziehung oder Abstossung die Umlaufbahn dementsprechend zu verändern. Wenn man weis wo die grossen Trümmer sich befinden, dann kann man ja auch näher an diese Objekte heran und somit den Energiebedarf reduzieren.
Wobei sich mir dann die Frage stellt, ob bei einem zu grossen Objekt nicht am Ende der "Ablenker" sich vom dem Schrott angezogen fühlt und nicht umgekehrt. Ausser man arbeitet mit einer dementsprechenden Kraft dagegen.

Ergänzend zu Tobis Aussage könnte man noch sagen, dass man den 'Kleinkram' sowieso mit dem (notwendigen) Shielding gegen Mikrometeoriten miterledigt, d.h. bis zu einer gewissen Größenklasse rechnet man einfach mit 'x' Einschlägen pro Jahr, und versucht dafür zu sorgen, sich bis zu einer gewissen Größe zu 'härten'.

-ZiLi-

Ah, also das Prinzip "Visier zuklappen".

Bezüglich der grösseren Trümmer sollte es doch ebenfalls möglich sein, mit Anziehung oder Abstossung die Umlaufbahn dementsprechend zu verändern. Wenn man weis wo die grossen Trümmer sich befinden, dann kann man ja auch näher an diese Objekte heran und somit den Energiebedarf reduzieren.
Wobei sich mir dann die Frage stellt, ob bei einem zu grossen Objekt nicht am Ende der "Ablenker" sich vom dem Schrott angezogen fühlt und nicht umgekehrt. Ausser man arbeitet mit einer dementsprechenden Kraft dagegen.

Okay, dann bleibt weiterhin die Frage, ob mein Gedanke technisch umsetzbar wäre bzw was dagegen spricht.

Magneten sind völlig unbrauchbar.
Magneten sind sehr schwer.
Schwere Materialien sind in der Raumfahrt ungeeignet, weil sehr teuer in den Orbit zu bringen.
Magneten wirken nur auf extrem kurzen Distanzen.
Außerdem wirken sie nur auf eisenhaltige Materialien anziehend.
Eisen wird aber in der Raumfahrt kaum verwendet.
Gegenstände, die sich im Orbit befinden, haben viel kinetische Energie (Geschwindigkeit).
Um die entscheidend abzubremsen, muss man schon größere Kräfte gezielt einsetzen.

Dazu kommt noch die politische Problematik:
Zur Zeit sind alle Regierungen auf einem Spartrip.
Überall werden Missionen gestrichen und Gelder gekürzt.
Ich wüsste nicht, welche Regierung jetzt plötzlich Gelder für teure Aufräum-Missionen bereitstellen sollte, um den Müll wegzuräumen, den andere verursacht haben.
Zumal die Erfolgsaussichten äußerst gering sind.

Nun wenn man's genauer betrachtet, so ist das Prinzip des 'passiven magnetischen Bahnstörers' wohl unbrauchbar, da stimme ich zu. Das soll aber nicht von der prinzipiellen Möglichkeit ablenken, magnetische Effekte sinnvoll einzusetzen, auch bei der Debrisbekämpfung.

Prinzipiell lassen sich alle leitfähigen Materialien, und nicht nur ferromagnetische von Magnetfeldern ablenken - Stichwort Wirbelstrom. Das führt zum Elektromagnetismus. Was spricht denn dagegen, einen AKTIVEN Satelliten zu bauen, mit Solarstromversorgung und langlebigem Ionentriebwerk, einem STARKEN Elektromagneten welcher regelmäßig mit vergleichsweise starken elektromagnetischen Impulsen Bahnstörungen auf leitfähige Teilchen ausübt, um sie hinreichend zu stören, so dass zumindest ein Teil von ihnen eine deutlich kürzerlebige Bahn (=Verringerung des Perigäum) erhält? Was ist davon zu halten, diesen Satelliten zusätzlich mit einer aktiven Zielsuche auszustatten, um zum Beispiel mittelgrosse Gegenstände ca. im Gramm-Kaliber auch gezielt zu stören, wenn mal einer gefunden wird?

Möglichkeiten gibts viele, speziell zum Freiräumen des niedrigen und recht 'dichtbesiedelten' Orbits, der die Heimat von vielen kleinen Teilen ist, welche Lebensdauern von vielleicht einigen bis einigen zehn Jahren hätten. Da brauchts oft garnicht mal so viel Energie, um Bahnänderungen zu erzielen, die in dieser Hinsicht signifikant sind. Und schliesslich ist gerade der LEO die Haupt-Problemzone, da einfach weniger Platz als auf den höheren Orbits ist (von einigen wenigen dichterbesiedelten höheren Orbits mal abgesehen).

Es ist auch klar, dass dieses Konzept bei MEO/GEO/HEO nicht zieht, und hier andere Verfahren benötigt werden, ändert aber nichts am funktionellen Prinzip, welches man zumindest mal fürs Aufräumen des LEO, und speziell der meist nicht ortbaren Kleinteile gezielt durchdenken könnte.

-ZiLi-

Wieder eine theoretische Möglichkeit. So etwas machen real Kleinmonde u.a. im Saturnsystem mit den Ringen. Durch ihre Gravitation (allgemein Wechselwirkung) räumen sie ihre Bahn frei und erzeugen durch Resonanzen auch noch benachbarte instabile und stabile Bereiche, die jeweils leer oder voll sind, quasi Quellen und Senken. Über welche Größenordnungen und über welche Zeiträume sprechen wir da, bis sich systematische Effekte einstellen? Es sind (für Menschentechnik) riesige, massive Objekte, die da lokal stören aber Jahrtausende bis Jahrmillionen brauchen, um einen systematischen Effekt zu erzeugen.
Das sollen von Menschenhand geschaffene Magnete nachstellen und schneller/effektiver hinbekommen?

Ich sage mal, im LEO wirkt die für, jedes Objekt dauerhaft präsente, Luftreibung stärker und systematischer als ein paar 1000 Magneto-Missionen, die vielleicht alle Monate mal für ein paar Sekunden/Minuten in Wirkungsreichweite zu einem Teilchen kommen.

Außerdem scheitert "Staubsaugen" im LEO schon daran, dass es unheimlich viele Kombinationen von Orbitebenen und Orbithöhen gibt, in denen Missionen fliegen und in denen sich Müll ansammelt. Bevor ich alle zehn Missionen einen effektarmen Staubsauger hinterherschicken, mache ich mir lieber Gedanken, wie ich die neuen Missionen davor ordentlich und individuell entsorge.

Was spricht denn dagegen, einen AKTIVEN Satelliten zu bauen, mit Solarstromversorgung und langlebigem Ionentriebwerk, einem STARKEN Elektromagneten welcher regelmäßig mit vergleichsweise starken elektromagnetischen Impulsen Bahnstörungen auf leitfähige Teilchen ausübt, um sie hinreichend zu stören, so dass zumindest ein Teil von ihnen eine deutlich kürzerlebige Bahn (=Verringerung des Perigäum) erhält?

Dagegen spricht, dass eine solche Satelliten-Mission sehr teuer wäre und niemand dafür bezahlen will.
Besonders, weil bei einer solchen Mission kein Nutzen zu erwarten ist.

Solarstromversorgung kann nur wenig Energie zur Verfügung stellen.
Die Beschleunigung durch Ionentriebwerke ist äußerst gering,
man wäre Jahre unterwegs, um einer handvoll kleiner Teilchen auf unterschiedlichen Bahnen hinterher zu jagen.
Starke Elektromagneten sind sehr schwer.
Man bräuchte viel Energie, um diese zu beschleunigen und zu betreiben.
Das ist weder mit Ionentriebwerken, noch mit Solarzellen zu machen.
Zumal die Energie der Solarzellen schon für den Betrieb des Ionentriebwerks drauf geht.
Auch nach unseren Möglichkeiten starke Elektromagneten haben nur eine extrem geringe Reichweite.

Selbst wenn es gelingen sollte, einzelne Debrisbahnen zu stören, muß das nicht unbedingt gut sein.
Die Bahnen von 16000 Teilchen sind bekannt, katalogisiert und vorausberechenbar.
Bei Gefährdung können Raumfahrzeuge ausweichen.
Wenn man die Bahnen unkontrolliert durcheinander wirbelt, wird das Risiko eher größer.
Es ist nicht ganz so einfach, das Perigäum einer Bahn wirkungsvoll zu senken.

Im Erdorbit sind:
300 Mio Teilchen > 1 mm
600 000 Teilchen > 1 cm
ca. 20 000 Teilchen > 10 cm
Wie viele davon könnte ein solcher Satellit beseitigen?

Es dauert viele Jahre, ein Raumfahrtprojekt wirklich ins All zu bringen.
(Eine gesicherte Finanzierung vorausgesetzt.)
In dieser Zeit wird der Müll aus dem LEO vermutlich längst auf natürliche Weise verglüht sein.
Viel wichtiger erscheint mir, zukünftigen Müll zu vermeiden.

Wie geschrieben, es geht mir nicht ums "einfangen", sondern ums "ablenken". Je mehr Zeit man mitbringt, desto weniger Energie sollte von nöten sein. Im Falle eines Magneten (solange es kein Elektromagnet ist) sollte die Energie, die man für das ablenken benötigt doch minimalst sein.

Es sollte doch ein minimalster Impuls genügen, um diese Partikel aus ihrer Umlaufbahn zu zwingen. Ich müsste nichtmal wissen wo genau diese Partikel sich befinden - mit genug Zeit würde man sie automatisch irgendwann erwischen.

Hast du mich eigentlich absichtlich missverstanden? 

Schillrich und Eumel haben es aber sehr gut erklärt: Der kleinteilige Müll ist viel zu zahlreich, die Entfernungen zu groß und ebenso der Energiebedarf, als dass sich so etwas umsetzen ließe.

So gesehen kann die Vorgehensweise nur die sein:

• Härtung aktiver Raumflugkörper gegen kleine Impaktoren
• Überwachung des großen Schrotts
• Ausweichmanöver aktiver Missionen
• Optimierung der Müllvermeidung
• Ggf. Durchführung einzelner Säuberungsmissionen, um große Teile zu "entschärfen"

Heute ist ein Müllobjekt, nämlich ein Helium-Ariane-4-Tank, der vermutlich 1997 ins All gekommen ist, in Brasilien runtergefallen:
http://zeenews.india.com/news/space/unidentified-metal-from-space-startles-brazilians_760554.html

Sieht wohl danach aus als ob wir Europaer es jetzt fertiggebracht haetten, das seit Anbeginn der Weltraumära groesste Objekt von Weltraumschrott in Umlaufbahn zu bringen.

http://www.spacenews.com/earth_observation/120412-envisat-goes-silent.html

Waer vielleicht mal gut gewesen sich proaktiv mehr Gedanken ueber Envisat zu machen anstatt das Teil ueber das doppelte seines vorhergesehenen Lebensdauer in Orbit zu lassen.

Waer vielleicht mal gut gewesen sich proaktiv mehr Gedanken ueber Envisat zu machen anstatt das Teil ueber das doppelte seines vorhergesehenen Lebensdauer in Orbit zu lassen. 

Das ist aber bei nahezu jedem Satelliten so, nicht nur Envisat. Wenn man jeden Satelliten am Ende seiner nominellen Lebenszeit abschaltet dann haetten wir eher noch mehr Raumschrott weil wir mehr Satelliten braeuchten um die alten zu ersetzen und es waere auch nicht wirklich wirtschaftlich. Die ISS muesste man dann schon in drei Jahren aufgeben. 

Envisat sollte urspruenglich bis Ende 2013 betrieben werden, da seine Funktionen zu diesem Zeitpunkt von den Sentinel Satelliten uebernommen werden sollte.

Nicht falsch, werter Herr Nitro!

 Danke fuer den Kommentar. :-)

Trotzdem erscheint mir das ganze etwas fahrlaessig, mit Envisat. Haette man denn nicht irgendwie "vorsichtiger" sein koennen?

Trotzdem erscheint mir das ganze etwas fahrlaessig, mit Envisat. Haette man denn nicht irgendwie "vorsichtiger" sein koennen?

Leider nicht wirklich. Die Probleme kamen komplett unerwartet und es gab keinerlei vorausgehende Anzeichen dafuer. Der Plan war Envisat am Ende seiner Mission auf eine sichere Umlaufbahn etwa 200km tiefer zu schicken. Mit einem Komplettausfall von jetzt auf eben hat niemand gerechnet.