Konzepte gegen Weltraumschrott

Hallo Zusammen,

OneWeb hat ein Video veröffentlicht, das zeigt, wie die magnetische Greifvorrichtung funktioniert, um tote Satelliten zu deorbitieren und die Entstehung von Weltraumschrott zu verhindern.



Beste Grüße
Gertrud

Matt Desch, CEO von Iridium, sagte auf Twitter, dass Iridium funktionsfähige Satelliten in der Regel innerhalb von 30 Tagen nach ihrer Außerbetriebnahme desorbitiert habe. Einige Satelliten konnten aber aus unterschiedlichen Gründen nicht zurückgeführt werden. Dabei handelt es sich um 30 Satelliten die in unterschiedlichen Höhen fliegen und z.T. erst nach über 100 Jahren in der Erdatmosphäre verglühen werden. Iridium erklärte sich bereit auch für deren schnellere Rückführung zu bezahlen. Allerdings nannte er dafür unrealistisch niedrige Summen.

Es haben sich Start-ups gegründet, die an der Rückführung von Satelliten arbeiten.

Das japanische Unternehmen Astroscale arbeitet derzeit an Technologien, die eine aktive Entfernung von Raketenstufen sowie die Entsorgung von Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer ermöglichen. Der nächste Satellit mit dem Namen "End-of-Life-Service von Astroscale" (ELSA-d) soll als Demomission Mitte 2020 mit einer Sojus Rakete gestartet werden.

Die Europäische Weltraumagentur hat mit dem Schweizer Start-up ClearSpace einen Vertrag über die Entfernung von Trümmern unterzeichnet, der das Unternehmen damit beauftragt, ein erhebliches Stück einer Vega-Rakete, die 2013 in der Umlaufbahn zurückgelassen wurde, zu desorbitieren. Diese Aktion ist für 2025 geplant.

https://spacenews.com/iridium-would-pay-to-deorbit-its-30-defunct-satellites-for-the-right-price/

10k $ pro deorbit? 

Bei den Preisen sind wir leider noch lange nicht. Da ist ja ein einzelnen cubesat wesentlich teurer.
Wer 3 Mrd für eine Konstellation zahlt sollte IMO dazu bereit sein mehr als 300k $ auszugeben um seinen Müll weg zu bringen :/

NASA hat den nächsten Quartalsbericht zu Wltraummüll veröffentlicht:
https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/quarterly-news/pdfs/ODQNv24i1.pdf

In den USA wurden neue US-Government Orbital-Debris-Mitigation-Standard-Practices veröffentlicht. Diese werden einerseits verschärft, andererseits flexibler, um mehr Szenarien zu bedienen:

Mission-related Debris im LEO

• Für einzelne Objekte sollen weiter 25 Jahre Orbitzeit im LEO gelten.
• Sind mehrere Objekte als "Müll geplant" im LEO, gilt zusätzlich ein kombiniertes Missionskriterium: bis zu 100 Objekt-Jahre sind erlaubt.

Ich verstehe hier nicht ganz, wie diese beiden Randbedingungen "miteinander sprechen". Habe ich nur einen toten Satelliten, soll er in 25 Jahren runterkommen? Habe ich 2 tote Objekte, können die sich das plötzlich auf 2x 50 Jahre aufteilen, oder 1x1 Jahr + 1x99 Jahre? Das verstehe ich noch nicht ...

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Explosionen

• Die Wahrscheinlichkeit für so einen Fehler während der nominalen Mission soll kleiner sein als 0,001. Man hält das für effizient machbar im Design. NASA, DODO, ESA, ISO sollen diesen Wert bereits übernommen haben.

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Kollision

• Die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision mit einem Objekt größer als 10cm (in seiner größten Ausdehnung?) muss kleiner sein als 0,001.
• Alle System an Bord, die man für "post mission disposal" benötigt, müssen so geschützt sein, dass sie durch Mikrometeoriden während der Mission höchstens mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,01 beschädigt werden.

Wenn die Missionsanalyse gegen diesen Wert verstößt, heißt das normalerweise, man muss ich im Missionsdesign etwas neues einfallen lassen: active avoidance maneuver, active removal, kürzere Missionszeit ...

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Verweildauer im Orbit

• Man bestätigt die 25-Jahre-Regel im LEO nach Missionsende.
• Man empfiehlt aber ein Design/einen Betrieb, sodass diese Phase "so kurz wie möglich" ist. "Sofortige Entfernung" wird als bevorzugte Methode genannt.
• Man empfiehlt "direct re-entry" am Missionsende im LEO und "earth escape" für höher fliegende Missionen. NASA soll das schon gemacht haben und auf weiteren Missionen implementieren.

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Friedhofsorbits

• Im MEO reduziert man den harten "keep out" aus den GPS-Orbits (bisher: GPS-Orbit +-300km). Man kann jetzt also auch MEO-Friedhöfe ansteuern, ggf. mit hoher Exzentrizität (GTO-Missionen). Bedingung ist, dass innerhalb von 200 Jahre die Verweildauer der Objekte auf GPS-Höhe +-300km kleine als 25 Jahre ist. LEO und GEO dürfen für 100 Jahre nicht "geschnitten" werden.
• Über dem GEO empfiehlt man "move away and stay away"-Friedhöfe, die nie mehr den GEO erreichen (was nicht zwingend eine Fluchtbahn ist).

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Langzeit-Wiedereintritt

• Man darf Orbitresonanzen nutzen, um die Orbitexzentrizität eines toten Objekts zu steigern, sodass es dann von selbst die Atmosphäre erreichen wird. Damit möchte man eine kosteneffiziente Möglichkeit für hohe Orbits haben, in denen ein aktives Absenken des Perigäums nicht darstellbar ist.
• Bei Exzentriziätswachstum werden die Objekte aber irgendwann LEO und GEO kreuzen. Hier gilt wieder, dass die Verweildauer innerhalbt LEO, GPS und GEO kleiner als 25 Jahre sein muss, gekoppelt mit einer Kollisionswahrscheinlichkeit kleiner 0,001 mit 10cm-Objekten

Die 0,001 für 200 Jahre dürfte die Missionsanalyse hier nicht "einfach machen". Über diese lange Zeit zeigen die Populationsmodelle für den Orbit sicherlich ein deutliches Anwachsen der Hintergrundpopulation von Objekten/Kollisionskanditen.

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Wiedereinfangen und aktives Zurückbringen/Entsorgen

• Wenn dies in der Mission geplant ist, muss es innerhalb von 5 Jahren nach Missionsende geschehen.

Mission-related Debris im LEO
*Für einzelne Objekte sollen weiter 25 Jahre Orbitzeit im LEO gelten.
*Sind mehrere Objekte als "Müll geplant" im LEO, gilt zusätzlich ein kombiniertes Missionskriterium: bis zu 100 Objekt-Jahre sind erlaubt.
Ich verstehe hier nicht ganz, wie diese beiden Randbedingungen "miteinander sprechen". Habe ich nur einen toten Satelliten, soll er in 25 Jahren runterkommen? Habe ich 2 tote Objekte, können die sich das plötzlich auf 2x 50 Jahre aufteilen, oder 1x1 Jahr + 1x99 Jahre? Das verstehe ich noch nicht ...

Das 2. Kriterium ist eine ZUSÄTZLICHE Bedingung. Das heißt im Zweifelsfall müssen eben beide erfüllt sein.

Allerdings gilt das wohl nicht für mehrere Satelliten/ eine ganze Konstellation zusammen (sonst wäre Starlink etc nicht mehr darstellbar. Einem Starlink Sat blieben sonst nur < 18h zum deorbit). Sondern ich verstehe es als eine Bedingung die zusätzlich greifen muss wenn bei der Nutzung (oder, anteilig, dem Start) eines Sat zusätzlicher Müll entsteht.

Z.b. wenn beim Betrieb von Satellit xyz zusätzlich 7 Müllteile entstehen müssen diese Teile zusammen nach nur 12.5 Jahre deorbit sein.

Für Großkonstellationen sagt man praktisch "work in progress". Erste Prinzipien sind aber:

• Erfolgreiches "aus dem Verkehr bringen"  sollte eine Wahrscheinlichkeit über 0,9 haben. Ziel sollte 0,99 sein.
• Die tatsächlich geforderte Wahrscheinlichkeit ist eine Funktion aus Größe der Satelliten in der Konstellation und Orbits der Konstellation ... und noch unbestimmt. Vom Grundsatz her aber: je höher man fliegt, um so zuverlässiger muss das System werden, da es keine natürlichen "disposal gibt". Gleichzeitig sinkt (mit der heutigen Hintergrundpolulation) das Kollisionsrisiko mit der Höhe, was wiederum die geforderte Wahrscheinlichkeit senken kann
• Direkte/soforte Entfernung aus dem Orbit ist die empfohlene Strategie.

Ich denke auch, das ist für sehr viele Objekte gedacht. "Geplant" heißt ja auch, daß defekte Satelliten nicht dazu zählen.
Aber für die 4 Streben beim Starlink-Start könnte es z.B. gedacht sein. Die brauchen ca. 1/4 Jahr zum deorbitten. Somit in Summe 1 Jahr. Das heißt, SpaceX darf maximal 100 Raketen pro Jahr starten, weil damit die 100 Jahre erreicht sind. Somit ist es kein Problem.
Aber: Die ersten 4 Streben wurden höhe ausgesetzt. In der Orbithöhe würde es nicht gehen.

Zitat

Mission-related Debris im LEO
*Für einzelne Objekte sollen weiter 25 Jahre Orbitzeit im LEO gelten.
*Sind mehrere Objekte als "Müll geplant" im LEO, gilt zusätzlich ein kombiniertes Missionskriterium: bis zu 100 Objekt-Jahre sind erlaubt.
Ich verstehe hier nicht ganz, wie diese beiden Randbedingungen "miteinander sprechen". Habe ich nur einen toten Satelliten, soll er in 25 Jahren runterkommen? Habe ich 2 tote Objekte, können die sich das plötzlich auf 2x 50 Jahre aufteilen, oder 1x1 Jahr + 1x99 Jahre? Das verstehe ich noch nicht ...

Das 2. Kriterium ist eine ZUSÄTZLICHE Bedingung. Das heißt im Zweifelsfall müssen eben beide erfüllt sein.

Allerdings gilt das wohl nicht für mehrere Satelliten/ eine ganze Konstellation zusammen (sonst wäre Starlink etc nicht mehr darstellbar. Einem Starlink Sat blieben sonst nur < 18h zum deorbit). Sondern ich verstehe es als eine Bedingung die zusätzlich greifen muss wenn bei der Nutzung (oder, anteilig, dem Start) eines Sat zusätzlicher Müll entsteht.

Z.b. wenn beim Betrieb von Satellit xyz zusätzlich 7 Müllteile entstehen müssen diese Teile zusammen nach nur 12.5 Jahre deorbit sein.

Offenbar zielt das aber auch auf "Massenstarts" von Cubesats. Das Beispiel wird direkt für Cubesat-Massenstarts genannt. Die müssen dann quasi sehr schnell wieder aus dem Orbit verschwinden, sobald sie "abschalten" ...

Ok, kleine Korrektur/Ergänzung: Bei den 100 Objektjahren redet man von "mission related debris". Das wären dann nicht die aktiven Nutzlasten, sondern Supportequipment.

Auf der anderen Seite widerspricht das dem Cube-Sat-Massenstart-Beispiel ... oder gelten die direkt als "debris"?

"Supportquipment" auf einem Träger/beim Start ist noch ziemlich klar. Interessanter/Schwieriger wird die Abgrenzung zum eigentlichen Missionsobjekt, wenn der Satellit sich aufteilt/Dinge aussetzt und benutzt. Was ist dann noch Teil des Satelliten/der aktiven Mission, was ist "missio-related debris"?


Schwierig zu interpretieren ...

Schwierig zu interpretieren ...

Es ist halt vermutlich das Verfahren, wie man es heute  überall in Politik und Wirtschaft anwendet -

a) es gibt ein Problem, das sogar von den Verursachern gesehen wird
b) trotzdem weitermachen bringt aber viel Knete. Und "da oben" ist viel Platz sagen willige Experten.
c) wir lassen ein paar gute Menschen heftig darüber diskutieren und geben ihnen eine begrenzte Plattform dafür
d) der Pöbel sorry, das Volk darf etwas mitdiskutieren. Das hält es fern von der Straße und läßt es an Demokratie glauben.
e) inzwischen kommt das nächste große Problem oder wir machen selber eins.
f) weiter ab b) und Schleife bilden

Bis dann die erste bemannte Kapsel mit einem kleinen aber so nützlichen Sat oder seinem "Zubehör" zusammenstößt. Weil bei der Vielzahl von dem Zeug mal ganz kurz einer einem Bahnverfolger entschlüpft ist.

Es folgt das Szenario, wie ich schon mal schrieb - alles schaut in die Wolken und pfeift. Und im Hintergrund wird ein Bauernopfer gesucht, was man dem Volk zum Fraß vorwirft...

Mal ein etwas ungewöhnlicher Artikel der Welt über das Problem:

https://www.welt.de/debatte/kommentare/article212618939/Muell-im-Orbit-Raeumen-wir-endlich-den-Weltraumschrott-weg.html

Guten Morgen

Ein Artikel der „Welt“ beschäftigt sich mit Weltraumschrott. Oje.
Mir blieb der Mund offen. Aber als ich es kapiert hatte, war meine „Welt“
wieder in Ordnung. Statt das Problem anzugehen wird ein Arbeitsfeld
für Juristen aufgemacht. Siehe auch den Beitrag von McPhönix etwas höher.

Matjes

Es ist ein Meinungsartikel eines Bundespolitikers, der eigentlich nicht in diesen Thread gehört, aber man kann das natürlich auch als "Konzept" sehen.

Er schlägt vor, dass Problem Weltraumschrott durch EU-Regulierungen/Vorschriften und Abgaben zu begrenzen, die auch aus außereuropäische Akteure wirken soll, in dem der Zugang zum europäischen Binnenmarkt begrenzt bzw. geöffnet werden soll.

Ob dieser Ansatz richtig und erfolgsversprechend sein kann, kann man natürlich bezweifeln, die EU war bisher in diesen Dingen wenig erfolgreich.

Gehört das nicht eher in den Bereich "Falsche Meldungen in der Presse"?

Zitat von welt.de: "Wir müssen dafür sorgen, dass ein Satellit, der (...) in eine erdnahe Umlaufbahn geschossen wird, (...) sich in einen höher gelegenen Friedhofsorbit bringen (...) [kann (Anmerkung von Hugo)]"
Quelle: https://www.welt.de/debatte/kommentare/article212618939/Muell-im-Orbit-Raeumen-wir-endlich-den-Weltraumschrott-weg.html

Den Friedhofsorbit nutzt man nicht bei LEO-Bahnen.

"Astroscale: ELSA-M Mission nutzt LiDAR Sensor der Jena-Optronik

Astroscale entscheidet sich bei der innovativen ELSA-M Mission zur Beseitigung von Weltraumschrott für den LiDAR Sensor der Jena-Optronik. Eine Presseinformation der Jena-Optronik GmbH."



(Bild: Jena-Optronik GmbH)

Weiter in der Presseinformation der Jena-Optronik GmbH:
https://www.raumfahrer.net/astroscale-elsa-m-mission-nutzt-lidar-sensor-der-jena-optronik/

Viele Grüße
Rücksturz

"Staubsauger für Weltraumschrott – Paolo Ermanni

Müll ist schon auf der Erde ein grosses Problem – im All wird er zu einer riesigen Herausforderung. Heute befinden sich schätzungsweise über 8000 Satelliten im Orbit. Knapp die Hälfte davon ist nicht mehr aktiv und unkontrollierbar. Die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA hat mehr als 27’000 Objekte mit einer Grösse von mindestens 10 Zentimetern im erdnahen Weltraum erfasst. Dieser Schrott bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 28’000 km/h und stellt ein hohes Risiko für Kollisionen dar. Bereits kleinste Objekte können aufgrund ihrer hohen Sprengkraft enorme Schäden anrichten. Wartungssatelliten sind künftig eine wichtige Möglichkeit, Schrott zu beseitigen.
Paolo Ermanni ist ETH-​Professor für Verbundwerkstoffe und adaptive Strukturen."

https://yt.artemislena.eu/watch?v=KdEiKLl-do4

"Mission zur Entfernung von Weltraummüll beauftragt

ESA beauftragt Startup mit der weltweit ersten Mission zur Entfernung von Weltraummüll. Eine Pressemitteilung der Europäischen Raumfahrtagentur (European Space Agency, ESA)."
[..]
Weiter in der Pressemitteilung der ESA:
https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/01122020144057.shtml

Die Mission von ClearSpace-1 wurde geändert und jetzt an OHB vergeben, welches neben der Lieferung des Satellitenbus jetzt auch die Systemintegration und den Start verantwortet.
Clearspace verantwortet jetzt nur noch die Annäherung und den Greifmechanismus.

Anstatt einen alten Nutzlastadapter "Vespa" der VEGA, ist das neue Ziel der ESA Technologiedemonstrator "Proba-1" aus dem Jahre 1998.
Der anvisierte VEGA-Nutzlastadapter wurde im August 2023 selbst von einem Trümmerstück getroffen, weshalb sich das Risiko für die Einfang-Mission erhöht hat.
Der Start ist von 2025 ins Jahr 2026 gerutscht.

https://www.esa.int/Space_Safety/ClearSpace-1/ESA_advances_Clearspace-1_development
https://spacenews.com/major-changes-approved-for-clearspace-1-mission/
https://europeanspaceflight.com/esa-selects-ohb-se-to-take-over-clearspace-1-mission-leadership/

Ich poste dies mal hier, kenne keinen geeigneteren Thread:

ADRAS-J wurde am 18.02.24 auf einer Falcon gestartet, mit dem Ziel, Weltraummüll zu inspizieren. Von dieser Mission wurde jetzt ein erstes Bild veröffentlicht:



Es handelt sich hierbei um eine 'tote' Oberstufe einer japanischen H-2A Rakete, die seit Monaten als Müll die Erde umkreist.

Gruß
roger50

..auf einer Falcon ?? - Auf einer Electron/Curie .

Von dieser Mission wurde jetzt ein erstes Bild veröffentlicht

Das erste Bild wurde bereits am 26. April veröffentlicht (siehe https://astroscale.com/astroscale-unveils-worlds-first-image-of-space-debris-captured-through-rendezvous-and-proximity-operations/).

Quelle für das aktuelle Bild ist: https://astroscale.com/historic-approach-to-space-debris-astroscales-adras-j-closes-in-by-50-meters/

Ein eigener Thread wäre vielleicht wirklich nicht schlecht.

Meine Flüchtigkeitsfehler. Hatte den Post ja bei Electron-Starts abgelegt, also war auch dieser Träger gemeint. Und dachte wirklich, es wäre das erste Bild gewesen.

Gruß
roger50

ADRAS-J soll sich der alten Oberstufe (Göße 11 x 4 m) noch weiter nähern und genauere Bilder aufnehmen.
Später soll dann einmal diese Stufe mit einem Roboarm eingefangen und zum Absturz gebracht werden.

https://www.space.com/astroscale-space-junk-probe-photo

Bei der Rückkehr von Dragon-Kapseln wird die Hecksektion (trunk) vor dem Abbremsen abgetrennt und soll beim späteren Eintreten in die Atmosphäre mehr oder weniger vollständig verglühen. Die entsprechenden Modellrechnungen sind aber offensichtlich nicht ganz realistisch, da verschiedentlich größere Bruchstücke auf der Erdoberfläche aufgefunden wurden, so zB von der Crew-1-Mission 2022 in Australien, von der Ax-3 Crew-Mission im Februar 2024 in Saskatchewan und von der Crew-7-Mission im Mai 2024 in North Carolina.
NASA und SpaceX prüfen jetzt, wie das vermieden werden könnte, zB dadurch, dass die Trunk-Sektion erst nach dem Deorbit-Burn abgetrennt wird und damit der Verlauf des Atmosphäreneintritts berechenbarer wird - die Sicherheit der Kapsel selbst soll dabei aber nicht beeinträchtigt werden.

Trunk-Bruchstück auf einem Campingplatz in North Carolina :


   Bild: The Glamping Collective

https://spacenews.com/nasa-and-spacex-studying-ways-to-mitigate-dragon-trunk-debris/

Trunk-Bruchstück auf einem Campingplatz in North Carolina :


   Bild: The Glamping Collective

Der Campingplatz nutzt das sogar zu seinem Vorteil und stellt das Bruchstueck am Beginn eines Wanderweges aus. Man kann sich sogar ein galaktisches Snack Pack fuer den Wanderweg buchen. 

https://www.theglampingcollective.com/activities/spacex-dragon-debris/

Wem gehört denn jetzt der Schrott, rein rechtlich ? 
dem Campingplatzbesitzer ?   Space-X ?   den USA ?   der NASA ?

Wer ist ggf. schadenersatzpflichtig (scheint kein großer Schaden entstanden zu sein) und wer ist verantwortlich, die Trümmer wegzuräumen ?