Konzepte gegen Weltraumschrott

Hallo wulf 21,

das ist ein Aspekt, auf Seiten der Starter/Träger. Darum geht diesmal nicht, sondern um die Betriebsphase im Orbit. Die Oberstufen sind vielleicht gar nicht mal das größte Langzeitproblem, sondern eher die Satelliten selbst. Heutige Anforderungen sehen vor:

• Neue Satelliten sollen heute sicherstellen, dass sie den LEO spätestens 25 Jahre nach Missionsende verlassen. Das bedeutet u.U. ein aktives Manöver zur Absenkung oder zum gesteuertrn Re-Entry.
  CubeSates, NanoSats haben oft keine eigene Manöverfähigkeiten. Wie stellen die das als Mitflieger sicher, wenn sie in einen hohen LEO mitgenommen werden?
• Satelliten sollen sich nach Missionsende passivieren, also praktisch alle Energiespeicher entleeren/entladen.
  Hier müssen zusätzliche Ausrüstung an Bord integriert und qualifiziert werden, und zusätzliche Betriebsprozeduren an Bord und am Boden etabliert werden. Wie gehen die kleinen Betreiber mit diesem Aufwand um?
  
• Satelliten sollen per Radar gut beobachtbar und verfolgbar sein, um ihren Orbit nach Betriebsende einfach und sicher erfassen und vorhersagen zu können.
  Auch hier muss bei kleinen Sats ggf. zusätzliche Ausrüstung eingeführt werden (Radarreflektoren?). Wie viel Platz ist überhaupt noch an Bord?
  
• Mechanismen auf Satelliten sollen keine Teile freisetzen, u.a. wenn Optiken geöffnet werden oder Antennen sich federgetrieben entfalten. Das macht die Systeme aufwändiger und teurer.
  Wie können die Betreibe der Kleinsats diese Dinge integrieren, sowohl in ihr Budget als auch in die kleine Hardware?
  
• Es gibt heute standardisierte Datenformate zum Austausch der Orbitparameter, um sich ggf. gegenseitig zu warnen, oder zumindest zu informieren.
  Wie gehen die Betreiber der Kleinsats mit diesem Betriebsaufwand um? Welche Schnittstellen bedienen sie? Welche Informationen kommunizieren sie?
  

Vor diesen Anforderungen stehen auch die großen Betreiber. Aber dort sind mehr Ressourcen vorhaben, um solche Dinge zu integrieren und zu bedienen. Auf Seiten der Kleinsats wird es natürlich schwierig, das in Hardware und Budgets einzupassen und immer noch "so preiswert" zu sein.

Danke für diese Erläuterung. Bei all den Problemen stellt sich natürlich die Frage, ob das Modell CubeSat/Nanosat überhaupt gewünscht ist. Von der ESA anscheinend nicht.

Grundsätzlich ist man nicht gegen die kleinen Sats. Die haben ja etwas Verlockendes. Aber die dürfen nicht preiswert sein auf Kosten der Umwelt im Orbit. Hier möchten ESA, DLR, CNES (von denen kenne ich zumindest klare Aussagen) es vermeiden, dass die (an sich immer noch laxen) Anforderungen aufgeweicht werden. Die Tendenz soll eher zu noch engeren Anforderungen gehen ... was aber dauern wird.

Ich finde Minisatelliten hochinteressant und durchaus wünschenswert - aber nicht auf Kosten von noch mehr Weltraumschrott. Eine Lösung wäre, solche Kleinsatelliten nur auf sehr niedrigen Orbits zu erlauben, so daß sie samt aller weggedrifteten Kleinteile und Aussetzhilfen nach spätestens ein paar Jahren ganz von selbst wieder in die Atmosphäre eintreten und verglühen. Die Nutzungsdauer ist bei den Winzlingen ohnehin recht niedrig. Ausnahmen nur für Satelliten mit Deorbitfunktion.

Direkte Folge wäre natürlich, daß die Mitfluggelegenheiten massiv einbrechen würden. Dies ist aber nicht so schlimm, denn wenn der Trend zu immer mehr solcher Nanosats weitergeht, lohnen sich Starts eigener kleiner Raketen dafür. Entwickelt werden die schon.

Moin,

ich stimme sowohl Schillrich als auch Major Tom zu. Minisatelliten sind hochinteressant und es gibt z.B. für Ing-/Phys.Studenten keine bessere Ausbildung, als selbst mal während des Studiums ein solches Projekt durchzuziehen. Von der Planung bis zum Betrieb.

Aber zuviele dieser Dinger im Orbit werden zum Problem. Wenn ich dann noch daran denke, daß alleine in den nächsten 3 Tagen sage-und-schreibe mehr als 60 (in Worten: sechzig) Mini- und Nanosats gestartet werden sollen (mit Minotaur und Dnepr)....

Gruß
roger50

Guten Morgen,

vielleicht sind Kleinträger mit dedizierten Schwarmstarts eine Lösung. Wenn eine "gepimpte" Höhenforschungsrakete ca. 50kg in den LEO bringen kann, kann sie 10 - 20 der Cube- oder Nanosats auf einen niedrigen Orbit starten. Bei den heutigen Mitfluggelegenheiten kommen die Mitflieger ja meist auf den operationellen Orbit der Hauptmission, zumal die auch zuerst ausgesetzt wird.

Guten Morgen,

vielleicht sind Kleinträger mit dedizierten Schwarmstarts eine Lösung. Wenn eine "gepimpte" Höhenforschungsrakete ca. 50kg in den LEO bringen kann, kann sie 10 - 20 der Cube- oder Nanosats auf einen niedrigen Orbit starten. Bei den heutigen Mitfluggelegenheiten kommen die Mitflieger ja meist auf den operationellen Orbit der Hauptmission, zumal die auch zuerst ausgesetzt wird.

Vielleicht eine dumme Frage. Aber wäre ein kleiner Schlepper, der in der Lage wäre aus jeder LEO-Bahn eine geeignete Zielhöhe bei ~200km anzusteuern, nicht günstiger? Dann käme jeder Start in den gesamten LEO-Bereich in Frage für eine Sekundärlast um die 50-100kg mit vielen Cubesats. Die Inklination müßte passen, aber die Höhe läßt sich doch so leicht ändern. Und wenn wirklich was schiefgeht, wäre es nur ein Brocken, der leicht verfolgt werden kann und nicht 20 Cubesats.

Du meinst eine Manöverstufe, die nach der Primärmission tiefergeht, um die Mitflieger auszusetzen? Auch eine Idee ...

Wobei so eine zusätzliche Manöverstufe Nutzlastmasse und -raum für die Primärmission auf dem Träger kostet. Wenn die Oberstufe das hingegen selbst kann ... Mit der Fregat-Oberstufe haben wir ja so etwas ähnliches auf der Sojus. Deren Flugprofile bei den Starts aus Kourou waren schon reichlich komplex, auch mit "wieder tiefer" gehen für die Sekundärnutzlasten.

Du meinst eine Manöverstufe, die nach der Primärmission tiefergeht, um die Mitflieger auszusetzen? Auch eine Idee ...

Ja, in englisch genannt Tug, aber ich habe es eingedeutscht als Schlepper.

Wobei so eine zusätzliche Manöverstufe Nutzlastmasse und -raum für die Primärmission auf dem Träger kostet. Wenn die Oberstufe das hingegen selbst kann ... Mit der Fregat-Oberstufe haben wir ja so etwas ähnliches auf der Sojus. Deren Flugprofile bei den Starts aus Kourou waren schon reichlich komplex, auch mit "wieder tiefer" gehen für die Sekundärnutzlasten.

Wenn die Oberstufe es kann, wäre das natürlich noch besser. Aber selbst voll bezahlt ist der Preis für Nutzlast/kg bei einem größeren Träger deutlich niedriger als bei einer kleinen Rakete.  Ich wollte die Operation des Startanbieters nicht zusätzlich belasten, dann machen sie vielleicht einen guten Preis für die Sekundärnutzlast oder transportieren sie sogar kostenlos, wenn die Reserve da ist. Für 50kg Nutzlast, wie oben erwähnt, bräuchte die Manöverstufe auch höchstens 50kg, wahrscheinlich weniger, wenn es nicht gerade aus 1000km Höhe runter gehen soll.

N'abend,

diese Woche dürfte ein neuer "all times record" an neuen Satelliten sein. Neben den weiter oben schon erwähnten mehr als 60 Cubesats (mittels Dnepr & Minotaur) wurden am Dienstag noch drei weitere Cubesats von der ISS aus in den Orbit gebracht (siehe ISS-Thread im bemannten Forum).

Dazu kommen dann noch MAVEN, Yaogan-19 und heute die 3 SWARM-Satelliten. Damit sind wir dann bei mehr als 70 neuen Objekten im Orbit seit letztem Sonntag, wenn man die Oberstufen mitrechnet. Und die Woche ist noch nicht rum....

Viel zukünftiger Schrott....

Gruß
roger50

Hier habe ich ein Konzept zum De-Orbit von u.a. Nanosatelliten gefunden.

http://www.saberastro.com/home/company/products.html



dksk

Japan will es 2019 mit einem 300m x 30cm großen Fischernetz versuchen, dass ein spezielles magnetisches Feld erzeugt.

http://rt.com/news/space-debris-japan-net-604/

Hier habe ich ein Konzept zum De-Orbit von u.a. Nanosatelliten gefunden.

http://www.saberastro.com/home/company/products.html



dksk

Das könnte klappen. In einem Rotationskörper Energie speichern und mit dem "Jojo" einen Richtungsimpuls erzeugen. Nun sollten die diversen Schachtelwerfer aber auch vernünftig sein und auf 90 Gramm Geräte verzichten. Denn das mit den Nanosatelliten scheint sich zum Volkssport zu entwickeln....

...
In der ISO gibt es derzeit, eingebracht aus den USA, einen Vorschlag, für "Kleinsatelliten" (= hier alle ohne eigenen, dedizierten Start) eigene Regeln aufzustellen, um diese zuzulassen und zu betreiben, u.a. auch mit Blick auf Anforderungen gegen Weltraummüll. Wie diese Sonderregeln inhaltlich aussehen könnten, ist dabei noch nicht spezifiziert. Sie könnten strenger oder laxer ausfallen (wobei, bei Cubesats ... ). Ziel soll es aber sein diese Missionen effizienter und einfacher realisieren zu können ... quasi ein "Marktöffner" für kleine Raumfahrtanwendungen.
...

Dazu gibt es jetzt ein Abstimmungsergebnis: abgelehnt. Für kleine Satelliten soll es keine Sonderregeln geben. Ggf. kann daraus eine Guideline werden, wie man die Anforderungen in den übergeordneten (allgemein gültigen) Standards erfüllen kann.

Ich denke auch, man muß diese Ressentiment gegen Atomkraft aufgeben. Es wird nicht anders weitergehn im All. Dazu muß freilich auf der Erde bessere Politik betrieben werden, als es  jetzt schon wieder losgeht. Und (nicht unwichtig) die Extremgutmenschen müssen gebremst werden.

Mit "Extremgutmenschen" meinst du vermutlich jene Leute, für die ein Reaktorunfall mit Kernschmelze bedeutet, dass eine radioaktive Wolke niedergeht, zehntausende Menschen verstrahlt, die dann sofort tot umfallen? Ich stimme zu, dass da viel Ideologie im Spiel ist, die mit der Realität wenig zu tun hat. (Bis zum Verstrahlen stimmt es noch, aber die Folgen sind nicht ganz so gravierend wie immer so schön schwarzgemalt.)

Wie nennen wir dann aber die Verharmloser (z.B. aus dem japanischen "Atomdorf"), die etwa damit argumentieren, dass es in Tschernobyl knapp 50 Menschen an akuter Verstrahlung und ein paar Tausend (< 10.000) an den langfristigen Folgen gestorben sind und Missbildungen bei Kindern nicht beobachtet werden konnten? (Zum Vergleich: In Fukushima erwarten diese Menschen für alle Fälle einen Wert von 0!) Eine nukleare Raumfahrt bedeutet immer auch ein nukleares Bodensegment, und das ist in den Händen von "Verharmlosern" definitiv nicht richtig aufgehoben. Da ist dann in der Tat eine "bessere Politik" vonnöten.

Ist schon schlimm genug, daß für 200 Tonnen hochbringen dann ca 4000 (!) Tonnen Kerosin verballert werden müssen. Das muß man sich mal vorstellen ! Das kann man nicht so oft machen. Da muß dann anschließend etwas "oben" sein, was jahrelang sicher, sparsam im Verbrauch, ständig verfügbar ist.

Wie Führerschein schon sagte: Keine Angst vor großen Zahlen! Die Raumfahrt ist ein echtes Nischenprodukt, das kaum globale Auswirkungen haben dürfte. Den Einfluss auf die obere Atmosphäre muss man allerdings trotzdem im Auge behalten, weil dort oben der relative Einfluss von Raketen naturgemäß viel größer ist. Der meiste Treibstoff wird aber kurz nach dem Start verbrannt und wirkt dann in Höhen, wo der Einfluss von Industrie, Landwirtschaft, Straßen- und Flugverkehr viel mehr Auswirkungen zeigt.

Das eigentliche Problem ist sicher nicht der Treibstoff, sondern der Weltraumschrott der immer mehr wird.
Zumindest werden immer mehr Satelliten ins All geschossen und nach ihrer Lebenszeit einfach "hängen gelassen" oder im besten Fall irgendwo geparkt.
Das kann sich nur ändern wenn man aufhört Satelliten und anderes Material direkt auf höhere Bahnen zu bringen, sondern die Bahnkorrekturen mittels im All stationierten temporären (was bei Satelliten auch Jahre bedeuten kann) Antriebseinheiten hinzubringen und diese später von mir aus auf Weltraumschrottplätzen zu konzentieren, oder gezielt in der Atmosphäre verglühen zu lassen.
OK, ist natürlich hier OT, aber egal was zum Thema hier gesagt wird, alles Material für den Mars kommt halt erstmal von der Erde.

Das eigentliche Problem ist sicher nicht der Treibstoff, sondern der Weltraumschrott der immer mehr wird.
Zumindest werden immer mehr Satelliten ins All geschossen und nach ihrer Lebenszeit einfach "hängen gelassen" oder im besten Fall irgendwo geparkt.
Das kann sich nur ändern wenn man aufhört Satelliten und anderes Material direkt auf höhere Bahnen zu bringen, sondern die Bahnkorrekturen mittels im All stationierten temporären (was bei Satelliten auch Jahre bedeuten kann) Antriebseinheiten hinzubringen und diese später von mir aus auf Weltraumschrottplätzen zu konzentieren, oder gezielt in der Atmosphäre verglühen zu lassen.
OK, ist natürlich hier OT, aber egal was zum Thema hier gesagt wird, alles Material für den Mars kommt halt erstmal von der Erde.

Solange der Weltraumschrott keine Marsflüge in Gefahr bringt, ist er in der Tat off-topic. Die Moderatoren können das aber gerne in den Weltraumschrott-Thread verschieben.

Zwei Fragen hätte ich nämlich noch an dich:

1. Was bringen deiner Meinung nach "temporäre Antriebseinheiten" zur Vermeidung von Weltraumschrott? Eigentlich steigt die Menge an Material, das durch den Orbit treibt, damit ja sogar noch an.

2. Was sind für dich "Weltraumschrottplätze"? Für Satelliten im geostationären Orbit gibt es so etwas ja schon und nennt sich "Friedhofsorbit". In einer Höhe von 37.000 km komme ich auf einen Umfang von 270.000 km, und da lässt sich schon eine Menge parken. Bei einer Höhe von 36.500 km sind es aber auch schon 267.000 km. Der Platz da oben wird also so schnell nicht ausgehen.

und da lässt sich schon eine Menge parken. Bei einer Höhe von 36.500 km sind es aber auch schon 267.000 km. Der Platz da oben wird also so schnell nicht ausgehen.

Nun ja, und bei jedem (vlt doch zunehmenden) Flug zu Mars oder Mond muß man durch diesen Bereich durch. Dh. muß Bahnen berechnen, mit der Zeit jonglieren, Sicherheit kalkulieren etc. pp.
Und inzwischen wird immer mehr in den Bereich geschoben, weil ja soooviel Platz ist.

Zitat von: Klakow am 14. April 2014, 10:05:14

Das eigentliche Problem ist sicher nicht der Treibstoff, sondern der Weltraumschrott der immer mehr wird.
Zumindest werden immer mehr Satelliten ins All geschossen und nach ihrer Lebenszeit einfach "hängen gelassen" oder im besten Fall irgendwo geparkt.
Das kann sich nur ändern wenn man aufhört Satelliten und anderes Material direkt auf höhere Bahnen zu bringen, sondern die Bahnkorrekturen mittels im All stationierten temporären (was bei Satelliten auch Jahre bedeuten kann) Antriebseinheiten hinzubringen und diese später von mir aus auf Weltraumschrottplätzen zu konzentieren, oder gezielt in der Atmosphäre verglühen zu lassen.
OK, ist natürlich hier OT, aber egal was zum Thema hier gesagt wird, alles Material für den Mars kommt halt erstmal von der Erde.

Solange der Weltraumschrott keine Marsflüge in Gefahr bringt, ist er in der Tat off-topic. Die Moderatoren können das aber gerne in den Weltraumschrott-Thread verschieben.

Zwei Fragen hätte ich nämlich noch an dich:

1. Was bringen deiner Meinung nach "temporäre Antriebseinheiten" zur Vermeidung von Weltraumschrott? Eigentlich steigt die Menge an Material, das durch den Orbit treibt, damit ja sogar noch an.

2. Was sind für dich "Weltraumschrottplätze"? Für Satelliten im geostationären Orbit gibt es so etwas ja schon und nennt sich "Friedhofsorbit". In einer Höhe von 37.000 km komme ich auf einen Umfang von 270.000 km, und da lässt sich schon eine Menge parken. Bei einer Höhe von 36.500 km sind es aber auch schon 267.000 km. Der Platz da oben wird also so schnell nicht ausgehen.

zu 1)
ich denke da an eine zweistufige Lösung mit andockbaren Schleppern bzw. Taxis:

1a) Schepper mit Antriebseinheiten mit Hochleistungssolarmodulen+DS4G und nachfüllbaren Tanks verwendet um Satelliten aus einem niedrigen Orbit in ein beliebiges Orbit relativ schnell zu bringen.

Das führt dazu das alles was von der Erde in All gebracht wird erstmal nur auf so niedrige Umlaufbahnen kommt, das abgesprengte Teile, z.B. Nutzlastverkleidungen, relativ bald alleine von der Luftreibung wieder eintreten und verglühen. Alles andere bleibt beim Satelliten und wird nach Missionsende nicht überall um die Erde herum verteilt, sondern gezielt in bestimmten Regionen konzentriert gelagert oder durch Wiedereintritt oder z.B. auf dem Mond entsorgt.
Der Vorteil davon ist das Kollisionen einfacher vermeidbar werden weil das was übrig ist nicht an tausenden von Umlaufbahnen überwacht werden muss.
Weil die Antriebseinheit immer überdimensioniert ist, ergeben sich kurze Transferzeiten z.B. LEO->GEO (mit Abkopplung) und zum LEO zurück. Am Missionende des Satelliten kann so ein Schlepper den Satelliten gezielt abholen zur Reparatur, Recycling, passendem Schrottplatz, Mond oder Erde und die Antriebseinheit wird nach betanken für den nächsten Job eingesetzt.

1b) Satelliten bekommen eine andockbare Lageregeleinheit entweder zusammen mit der Kopplung von 1a verpasst, oder z.B. erst im GEO, sozusagen an einem Taxistand. Der Vorteil sind genormte Taxischlepper, die mehrfach verwendbar und reparierbar sind und über ein Taxi und Schepperunternehmen koordiniert eingesetzt werden.

Das Ziel bei 1a+b, ist es möglichst neuen Müll komplett zu vermeiden und wilde Müllumlaufbahnen zu verhindern.
Es ist natürlich klar, dass das Militär da bestimmt bei der Taxisteuerung ihres Materials, den Daumen drauf haben will.

zu 2) Es geht nicht darum ob genug Platz für GEO-Stationäre Altgeräte vorhanden ist, sondern vor allem um die vielen anderen Brocken die kreuz und quer überall rumfliegen.

Langfristig ist es nicht die Frage was das kosten wird, sondern man muss dies Problem angehen.

Beiträge aus dem Marsflug-Thread verschoben.

Ein neuer Artikel zum Thema Lasereinsatz gegen Weltraumschrott ist aufgetaucht. Auch die Australier sind aktiv auf dem Gebiet:
http://www.bbc.com/news/world-australia-29847830

Etwas verstehe ich dabei leider nicht. Im Artikel heißt es die betreffende Firma EOS (nicht zu verwechseln mit dem deutschen Anbieter für 3D-Drucker) hat eine strategische Partnerschaft mit LM abgeschlossen, die in einer Trackingstation in Westaustralien mündet und den Lasereinsatz weiterentwickeln soll.
Weiß jemand, ob diese Partnerschaft in der Trackingstation (ebenfalls Westaustralien...) stattfinden wird, welche ohnehin von LM für SpaceFence (Radar) gebaut wird oder wird dies eine unabhängige Trackingstation sein?
Besagte Station wird im Video "Space Fence - Program Overview" aus Post https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4124.msg305919#msg305919 erwähnt.
Das würde sich doch anbieten, oder?

Hallo zusammen,

ich hatte ein Gespräch zum "Lasereinsatz" gegen Kleinteile im Orbit. Interessante Aspekte:

• solche erdgebundenen Laser wären wahrscheinlich so stark, dass ihre Reflexion an einer Wolkendecke für Augen gefährlich werden könnte
• für den Luftverkehr über so einem Gebiet sind sie gefährlich

Bestimmt grundsätzlich lösbar ... aber spannend, welche Aspekte bei solchen Gedanken dann mit reinspielen.

Ich wünsch mir eher andere Lösungen als daß man solche Wahnsinns-Laser bauen könnte....

Ich wünsch mir eher andere Lösungen als daß man solche Wahnsinns-Laser bauen könnte....

Der Laser wäre doch für irgendwelche Kleinteile, also Trümmer, ganze Satelliten wird man damit nicht bearbeiten. Also wäre das schon in Ordnung, meiner Meinung nach. Hauptsache, dadurch fühlt keiner seine Satelliten bedroht.

Wir leben in der Welt des "Was geht, wird gemacht".