Weltraummüll

Aber dass durch OneWeb und Konsorten die Kollisionsgefahr steigt, ist unvermeidlich, die einzige Alternative wäre solche Konstellationen zu verbieten

Ja, das wäre für mich der richtige Weg! Aber natürlich wird sich den Deal kein Land der Welt durch eigene Regulatorieren kaputtmachen. Was da allein an Steuergeldern bei reinkommt...

Aber eigentlich wäre es wohl das Mindeste, Firmen zu verbieten, Konstellationen über eine bestimmt Größe aufzubauen, solange sie keine aktive externe Müllentsorgung haben. Aber selbst das ändert nichts daran, dass es immer wieder mal vorkommt, dass Sats (vor allem die Akkus) explodieren und zig Splitter freisetzen die weder kontrolliert werden können, noch später beseitigt werden können.
Ein weiterer Punkt: 700 Sats pro Jahr werden allein für die Instandhaltung benötigt. Wenn man mal von 25 Sats pro Start ausgeht (was immerhin die Hälfte aller Sats pro orbital plane ist) sind das 28 Starts pro Jahr. Nur für die Instandthaltung! Und dann wird es für mich einfach absurd und nicht zu letzt auch eine Umweltsauerei. Das machen dann auch ein paar Teslas nicht wieder wett!
Für mich ist der logischere Weg für alternative Internetkonzepte der Einsatz von Drohnen/Ballons, lokal da, wo keine Infrastruktur vorhanden ist, und nicht viel hilft viel Sat-Konstellationen

Verbot halte ich für die falsche Lösung. Besser wäre es die Satelliten können schnell ausweichen und es gäbe es eine relativ genaue Kollisionsvorhersage mit anderen Schrottobjekten.

Aber wie gesagt dazu braucht es gute Bodenanlagen und transparente Orbitdaten auch von Spionagesatelliten. Dann noch viel Rechenpower um für abertausende von Objekten eine Warnung zu erstellen. Außerdem dürfen Warnungen natürlich nicht ignoriert werden wie bei gewissen anderen Satellitenbetreibern...

Ich komme nach einiger Abwesenheit mal wieder zurück, muss noch einiges nachlesen 

Verbieten? Ok, und was machen wir mit bereits existierenden Konstelationen? zb Iridium. Abschalten? keine Modernisierungen mehr? keine Ersatzsateliten mehr und Aussterben lassen?

Begrenzen auf eine Maximalzahl? Ok, dann werden die Sateliten größer, um diese Maximalzahl zu halten ohne große Serviceeinbußen.

Begrenzen der Konstelationsmasse? Ok, dann werden 2 Konstelationen aufgebaut, die sich die Arbeit teilen. Aus Logistiggründen kriegen sie irgendwann auch die Erlaubnis miteinander zu kommunizieren (die Satelilten). Ergebnis, es wäre am Ende wieder eine Konstelation.

Zahl der Konstelationen begrenzen? Ok, und wer darf seine aufbauen? Wer nicht? Begründungen? Entschädigungen? Monopolschäden?

Alles nicht so einfach. 

Wie schlimm ist die Vermüllung aber wirklich durch die Konstelationen.

Von SpaceX wissen wir, das sie schon Oberstufen mit Dispersern gestartet haben. Die Disperser blieben an der Stufe, somit nur ein Müllstück.
SpaceX deorbited seine Stufen wenn möglich, dies gilt auch für viele andere, Nicht möglich ist es meist bei GTO Flügen, aber bei Leoflügen mit exakt deffiniertem Zielorbit ist es meist möglich.
Stufen die nicht runtergehohlt werden können werden meines Wissens mitlerweile entlüftet, können also nicht mehr durch Resttreibstoff hoch gehen.

Von OneWeb wissen wir, dass Deorbitpläne für ihre Sateliten existieren, Solche Pläne sind glaube sogar Vorschrift mitlerweile, wenn es kein übertriebener Aufwand ist (zb GEO).
Bei OneWeb oder SpaceX habe ich auch von Greifvorrichtungen gelesen, das ein toter Satelit, der nicht von selbst Deorbiten kann gegriffen werden kann und von einem anderen ausgemusterten Sateliten mit runter gehohlt werden kann.

Wann kommt es zu einem Deorbit:
Wenn ein Satelit unter einen kritischen Treibstofflevel fällt, sprich nur noch genug für den Deorbit,vielleicht mit abschleppen eines toten Kolegen.
Systeme ausgefallen sind, die für den Normalbetrieb notwendig wären, aber der Satelit sonnst noch halbwegs kontrolierbar ist.
Die neuen Satelitengenerationen ihn deutlich überhohlt haben.

Mögliche gefahren:
Aktive Sateliten. Ihre Positionen sind durch ihr eigenes Funken bekannt und somit planbar, wo sie wann sein werden.
Tote Sateliten. Hiervon wird es gelegentlich welche wohl geben, die werden aber bei Gelegenheit dann abgeschlept, also überschaubar im Vergleich zu dem was da oben noch rumfliegt.
Zerstörte Sateliten. Dies ist der kritische Punkt. Konstruktiv kann man halbwegs gegen selbstverschuldete Zerlegung vorgenen, zb entsprechende Batterien, die nicht explodieren, sondern sich anders Ausknocken, sollte es dazu kommen. Kritisch ist also nur das treffen durch anderen Müll, aber da ist viel warscheinlicher, das bereits existentes getroffen und zerkleiner wird.

Hoffe das hilft etwas.

Grüße aus dem Schnee

Hallo Schneefüchsin

...
Deorbitpläne für ihre Sateliten existieren, Solche Pläne sind glaube sogar Vorschrift mitlerweile, wenn es kein übertriebener Aufwand ist (zb GEO).

Es gibt technische Standards dazu, der bekannteste bei ISO. Es sollen "disposal"-Pläne erstellt werden, nicht zwingend deorbit. Aber es gibt keine Vorschrift ... durch wen? Bei uns gibt es noch kein Weltraumgesetz, das solche Dinge für deutsche Betreiber vorschreiben könnte. In Frankreich gibt es eins, wobei ich nicht weiß, ob es für französische Betreiber darin eine "disposal"-Vorschrift gibt.

Und wie es in all den anderen Ländern aussieht? ... Global gibt es bestenfalls Selbstverpflichtungen, z.B. durch die Raumfahrtagenturen. Aber wer ohne die eigene nationale Agentur fliegt ... der kann ohne Gesetz machen, was und wie er es will.

@Schneefüchsin: Ich sehe das fast genauso, bis auf die Sache mit GTO, SpaceX hatte da einige Starts bei denen der erdnächste Bahnabschnitt unter 200km lang, da wird der obere Bahnabschnitt ziemlich schnell abgebaut, alternativ genügen dort wenige 10m/s damit die Oberstufe noch viel dichter in Erdnähe in die Atmosphäre eintaucht.

Leider ist das Thema sehr emotional aufgeladen und es wird dann mit viel Halbwissen Argumentiert.

Gerade im LEO, bis vlt 400-600 km ist vermüllung durch normale Satelliten doch gar nicht so das Problem. Alles was da oben herumfliegt ist nach einigen Jahren oder spätestens Jahrzehnten wieder verglüht. Dieser Orbit reinigt sich dank der sehr dünnen Hochatmosphäre von selbst.

(so lange man exesse wie absichtliches sprengen von Sateliten, Produktion von dutzenden Müllteilen pro start ect unterlässt.)

@Klakow: Einzige Problem mit den GTO Bahnen mit einem Perigäum von 200km ist, das es leicht passieren kann, dass das Perigäum sich zu schnell anhebt, bevor die Oberstufe genug verlangsamt ist. Aber ja, hier wäre ein Deorbit wohl noch sehr leicht richtig zu erreichen. Wir weichen aber vom eigentlichen Problem ab.

Leider sind die Oberstufen, die die Sateliten hochbringen auf relativ hohen Kreisbahnen (zu hoch für einen Deorbit durch die Atmosphäre) und müssen aktiv deorbitet werden, was ich aber denke, dass sie machen werden, so wie sie es bei aktuellen ähnlichen Missionen machen.

Ich stimme RonB zu, wir weichen hier etwas stark vom Thema ab.

Grüße aus dem Schnee

Hallo Tobias

Verbot halte ich für die falsche Lösung. Besser wäre es die Satelliten können schnell ausweichen und es gäbe es eine relativ genaue Kollisionsvorhersage mit anderen Schrottobjekten.

Aber wie gesagt dazu braucht es gute Bodenanlagen und transparente Orbitdaten auch von Spionagesatelliten. Dann noch viel Rechenpower um für abertausende von Objekten eine Warnung zu erstellen. Außerdem dürfen Warnungen natürlich nicht ignoriert werden wie bei gewissen anderen Satellitenbetreibern...

Dazu noch ein paar Gedanken ...

Kollisionsvorhersagen
Schon heute bekommen einige LEO-Satelliten jeden Tag mehrere Warnungen vom amerikanischen JSpOC, sog. CDM (Conjunction Data Messages). Die meisten ignoriert man, offensichtlich. Kein Satellit manövriert täglich ... mehrfach ...
Wenn es Verkehrsregeln geben soll, welcher Algorithmus gilt? Welche Risiken/Sicherheiten setzt man an? Wer setzt die Regel durch?

Alle Satelliten müssen ausweichen
Bei weitem nicht alle Satelliten können manövrieren. So eine Forderung  würde im Nu praktisch alle Universitäts-/Studentensatelliten unmöglich machen. Praktisch würde das den Weltraum für viele verschließen, denn manövrierende Satelliten bauen und betreiben, ist nicht einfach. Am Ende sollte es wohl noch eine Zulassungsstelle geben, wie für unseren Autos, damit sie auf die Straßen dürfen ...
Hier muss man Nutzen und Risiko sehr gut gegeneinander abwägen. Tabula Rasa, oder ein harter Paradigmenwechsel, macht dann wohl mehr kaputt als er hilft.

Von effektiven Verkehrsregeln im sind wir noch weit entfernt ...

Verbot halte ich für die falsche Lösung. Besser wäre es die Satelliten können schnell ausweichen und es gäbe es eine relativ genaue Kollisionsvorhersage mit anderen Schrottobjekten.

Ist das wirklich dein Ernst? Die Lösung gegen Schrott ist, dass man einfach Algorithmen optimiert um ihm auszuweichen?!
Ich sollte mir einen Hund zulegen und ihn in Parks immer auf den Weg machen lassen. Wenn sich dann bei mir jemand beschwert, warum ich das nicht weg mache, kann ich antworten, dass er besser mal seine Laufgewohnheiten optimieren sollte, damit er den Hundehaufen ausweichen kann. Das ist so ziemlich das gleiche Argument!
Bei deiner Einstellung entlässt du Sat-Betreiber aus jeder Verantwortung, dass sie den für ihren Profit erzeugten Müll beseitigen. Und das ist doch Quatsch! Fortschritt heißt doch nicht, alles zu machen, was man technisch seit neustem kann, ohne dass es in irgendeinem Verhältnis zu den angerichteten Schaden steht

Edit:
Mal so nebenbei paar Zahlen, die die meisten eigentlich schon kennen sollten:
Bei der Kollision von Iridium 33 (ups, wie passend) mit Kosmos 2251

entstanden über 100.000 Bruchstücke, die groß genug sind, um über Jahrzehnte im Orbit zu bleiben und im Falle eines Treffers schweren Schaden anzurichten

Aber kein Grund zur Panik, immerhin sind sage und schreibe 2201 Bruchstücke katalogisiert.

Dass heißt bei 2201 von 100.000 Trümmern hilft die Rechenpower, um Kollisionsvorhersagen zu erstellen...

https://de.wikipedia.org/wiki/Satellitenkollision_am_10._Februar_2009

Die Frage ist, was "mehrere Warnungen täglich" bedeutet. Ab welcher Entfernung gibt es eine Warnung? Ab 10 Kilometer, ab 1 Kilometer, ab 10 Meter oder ab 1 Meter? Denn, wenn es mehrere Warnungen täglich sind, aber seit Jahren nichts passiert ist, dann sind die Warnungen ja alle falsch gewesen.

Die meisten Kollisionswarnungen sind ja nicht "Achtung Satellit A droht mit Satellit B zu kolidieren", sondern "Achtung, Satellit A droht mit Müllstück 28754257 zu kolidieren"
Einzig der Satellit kann dann ausweichen und der Betreiber muss entscheiden, ob er es macht.

Warnungen meist nicht sehr akkurat und geben nur eine Wahrscheinlichkeit an. Ist diese Wahrscheinlichkeit zu klein, so spart man sich den Treibstoff, erst wenn die Wahrscheinlichkeit zu hoch wird, unternimmt man etwas.
Treibstoff ist Dienstzeit für einen Satelliten. Weicht er oft aus verbraucht er seinen Treibstoff rasch und muss frühzeitig ausgemustert werden.

Die Wahrscheinlichkeit hängt meist auch mit der Größe der Objekte zusammen, die zu kollidieren drohen. Eine Schraube ist kaum zu erfassen und somit ist zwar rasch eine Warnung raus, aber die Wahrscheinlichkeit ist minimal, da man bei der Flugbahn eher einen breiten Koridor hat. Große Teile, wie Raketenstufen sind da leichter und genauer zu verfolgen.
Kleine Veranschaulichung: Euer Satellit ist so groß wie ein PKW, einer schießt auf euch, aber der Schütze ist so miserabel, das die Kugel auch 10km neben euch vorbei gehen kann. Sollte man jetzt seinen wertfollen Treibstoff riskieren und ausweichen?
Wichtig ist auch wie weit draußen die objekte sind. eine genaue erfassung ist für niedrige Orbits leichter, als für entfernte, schließlich gehts ja vom Boden aus.

Ein weiterer Punkt ist, wie die Flugvektoren sind, kommt das Müllstück genau entgegen ist die kinetische Energie gewaltigt, und damit der Schaden. Sind die Vektoren ähnlich, so wäre eine Kollision eher ein Rämpler und könnte ohne totalschaden überstanden werden.

Viel spaß also beim Regelnaufstellen, wer ausweichen soll. Das aktive Satelliten sich gegenseitig Warnungen erzeugen ist deutlich seltener der Fall, da man ihre Bahnen besser kennt und da sie selbst funken auch besser beobachten kann. Und ja ich weiß, es sind auch schon welche kollidiert.
Auch werden Sateliten meist auf möglichst wenig überschneidenden Bahnen positioniert. Manchmal sind die Bahnen dann auch nur wenige km in der Höhe unterschiedlich, das reicht aber schon.

Zu den Universitätssateltiten: Sind das nicht meist nur kleine Satelliten in niedriegen Orbits, die eh bald verglühen (innerhalb von ein bis 3 Jahren)?

Grüße aus dem Schnee

Es wird der Zeitpunkt kommen wo sich 2 Satelliten treffen, https://de.wikipedia.org/wiki/Satellitenkollision_am_10._Februar_2009

Es geht hier nicht um Panikmache oder Halbwissen. Wenn der Zutritt für meine Kinder/Enkel zum LEO/IPTO undurchführbar ist weil der Orbit in sämtlichen Höhen eine Müllhalde ist dann müssen wir gemeinsam Protestieren.

Mittlerweile gibt es genug Leute, die Ihre Hundescheiße eintüten. Sowas muss sich global durchsetzen.

Un da kann jetzt keine Uni dank der Miniaturisierung tausende Cubesats in Monat verschießen bis irgendwann ein Orbitbesen vorhanden ist.

Hallo Schneefüchsin

...

Zu den Universitätssateltiten: Sind das nicht meist nur kleine Satelliten in niedriegen Orbits, die eh bald verglühen (innerhalb von ein bis 3 Jahren)?

Grüße aus dem Schnee

Lebenszeit war doch gar nicht der Punkt. Tobi hatte Ausweichpflicht im Orbit gefordert/gewünscht. Da spielt Lebenszeit keine Rolle.

Zitat von: tobi am 18. November 2016, 23:37:26

Verbot halte ich für die falsche Lösung. Besser wäre es die Satelliten können schnell ausweichen und es gäbe es eine relativ genaue Kollisionsvorhersage mit anderen Schrottobjekten.

Ist das wirklich dein Ernst? Die Lösung gegen Schrott ist, dass man einfach Algorithmen optimiert um ihm auszuweichen?!

Hallo stilles Wasser. Wenn du meine anderen Beiträge gelesen hättest, dann wüsstest du, dass ich auch für die aktive Entfernung von passiven Satelliten/Schrottobjekten argumentiert habe. Es ist also nicht nur Verbesserung der Kollisionsvermeidung sondern auch die Entfernung von Müll, die die Lösung bringt.

Konstellation verbieten verzögert nur das unvermeidliche, denn das Kessler-Syndrom ist bereits in vollem Gange. Auch wenn wir die Raumfahrt jetzt einstellen, wird sich die Anzahl der Teilchen weiter erhöhen.

Zitat von: Schneefüchsin am 20. November 2016, 22:44:02

...
Zu den Universitätssateltiten: Sind das nicht meist nur kleine Satelliten in niedriegen Orbits, die eh bald verglühen (innerhalb von ein bis 3 Jahren)?

Lebenszeit war doch gar nicht der Punkt. Tobi hatte Ausweichpflicht im Orbit gefordert/gewünscht. Da spielt Lebenszeit keine Rolle.

stimmt Lebenszeit war nicht Punkt der Aussage zu den Universitätssateliten, es ging mir aber darum, das sie sie nur relativ kurz da oben sind und somit nur für begrenzte Zeit ein "Risiko" darstellen. Viel wichtiger ist aber der Punkt mit niedriegem Orbit. die meisten Sachen im Weltraum um die Erde findet in größeren Höhen statt. So sind die Konstelationen viel weiter oben, und auch die Sateliten, die für langlebige Trümmerfelder sorgen würden, wenn es zu einem Crash kommt.
--> um die Universitätssateliten müssen wir uns die geringsten gedanken machen.

Die Müllsituation da oben ist aktuell sehr bezeichnend für viele Sachen auf der Welt:
-Keiner will aufräumen und die Kosten dafür tragen, während andere das Problem verursacht haben und teils noch in übertriebenem Maße tun. (Testabschuss eines Satelliten)
-Wer Müll gemacht hat will nicht Zahlen oder kann nicht (einige Firmen), den man hatte das damals ja nicht so auf dem Schirm und so weiter. Und wer kann schon sagen was wessen Müll ist.
-Es ist günstiger es erstmal zu ignorieren und weiter zu machen und zu hoffen, das jemand später eine gute Lösung findet und das Problem übernimmt, als es jetzt anzurühren.
 

Grüße aus dem Schnee

Wenn ihr schon wiki zitiert dann schaut doch gleich noch in den zitierten Artikel rein..

1.

Der Service SOCRATES  berechnet und veröffentlicht seit 2005 zweimal täglich auf Basis frei zugänglicher Satellitenbahnelemente mögliche Kollisionen (Grenzabstand 5 km) von Satelliten mit anderen Satelliten oder katalogisierten Teilen des Weltraummülls

2.

Die Grenzgrößen der beiden Teleskope betrugen bei diesen Beobachtungen 2 bis 3 bzw. 10 mm. .....Von den bis Januar 2013[1] in den Katalog aufgenommenen Fragmenten – weitere waren bereits identifiziert – stammen 1603 von Kosmos 2251 und 598 von Iridium 33. Davon sind durch Luftreibung bereits 261 bzw. 119 Fragmente (16 bzw. 20 %) abgestürzt, hauptsächlich 2012. Das NASA Orbital Debris Program Office schätzt, dass bis zum Ende der aktuell hohen Sonnenaktivität (~ 2016) knapp 40 % bzw. etwa 50 % der Fragmente diesen Weg genommen haben werden.

Es sind auch sehr kleine Teile schon bei den 1603 von 100.000 Teilen berücksichtigt. Der überwiegende Rest wird kaum schäden anrichten.
Außerdem reinigt sich so ein LEO orbit doch relativ schnell - selbst noch in 700km höhe.

Das ist eine Halbwertszeit von 11 Jahren. Also nix von wegen 'kein LEO zutritt für die Enkel mehr'

Mit Shijian 17, der beim Erststart der Long March 5 in den Weltraum transportiet wurde, haben nun auch die Chinesen einen Satelliten der u.a. zur Erfassung des Weltraummülls genutzt wird. Mit Aolong 1 hatten sie ja schon Anfang des Jahres einen Satelliten gestartet, der Testweise "tote" Satelliten einzusammeln kann (allerdings noch sehr kleine) und sie in Richtung Atmosphäre schickt. Das macht doch schon ein bischen optimistisch.

https://www.chinaspaceflight.com/satellite/Shijian/Shijian-17.html

Der Orbitbereich über 1000 km würde ziemlich lange brauchen, bis das wieder runterkommt und da sind die Konstellationen angesiedelt. Aber 5.000 oder 50.000 Satelliten in einer kontrollierten Konstellation sind nicht viel. Die Satelliten müssen ja schon für ihre Funktion Position halten. Nötig ist, daß die Satelliten am Ende ihrer aktiven Zeit entfernt werden. SpaceX tut das. Hoffen wir, andere tun es auch. Selbst wenn gelegentlich ein Satellit nicht entfernt werden kann, ist das auch noch nicht sehr gefährlich. Sie dürfen sich nur nicht zerlegen, wie es z.B. Satelliten der Airforce gerne tun, weil sie nicht sachgemäß passiviert wurden. Aber die Konstellationen haben nur Ionenantriebe. Damit fällt eine Gefahr weg. Batterien kann man heute sicher bauen. Tesla weiß wie.

Sabotage wäre extrem gefährlich. Man müßte nicht einmal einen Satelliten abschießen. Eine Tonne Kugellagerkugeln wären verheerend. Dann wäre der Weltraum für Jahrzehnte gesperrt, außer man fliegt durch das polare Loch in den Bahnen der Konstellationen. Aber daran glaube ich nicht.

Dann baut einer einen Müll-Abfuhr-Satellit.

- Rundum geschützt mit Schaumstoff
- Als Antrieb kommt ein Elektrischer Antrieb daher, damit er viel länger aktiv sein kann
- Der Müll-Abfuhr-Satellit geht auf die Bahn eines Schrottteils
- Der Müll-Abfuhr-Satellit fängt mit einem Roboterarm das Schrottteil ein
- Der Müll-Abfuhr-Satellit lädt das Schrottteil in eine Abschussvorrichtung (z.B. eine gespannte Feder)
- Der Müll-Abfuhr-Satellit feuert das Schrottteil nach hinten weg.
- Das Schrottteil wurde jetzt so stark verlangsamt, daß es in naher Zukunft verglüht
- Der Müll-Abfuhr-Satellit kann mit Glück den Abschuss nutzen um schnell in die nächste Bahn zu kommen
- Der Rest bis zu nächsten Bahn übernimmt wieder ein elektrischer Antrieb, und es geht von vorne los.

Ein Schrott-Teil alle paar Monate sollten dann sicher möglich sein. Wenn man effizient plant auf jeden Fall. Man muss halt Schrottteile auf ähnlichen Bahnen gemeinsam einsammeln.

Und die Satellitenbetreiber können/müssen ab dann für den Betrieb bezahlen. Natürlich fehlen dafür die Gesetzlichen Voraussetzungen. Aber damit könnte man viele kleine Teile einsammeln. Größere Teile kann man sicher nicht abfeuern, aber man kann sie mit dem Roboterarm festhalten und dann mit dem Antrieb Bahngeschwindigkeit rausnehmen.

Gegen wir Mal optimistisch ran: 100gram pro kugel bei 1t macht 10000 Kugeln.
Bei einer Kugel im Monat sind das..833  Jahre.

Und eine Feder?
Wir reden hier wohl von einer Beschleunigung von gut über 500 m/s^2

Hallo Sensei

Wenn ihr schon wiki zitiert dann schaut doch gleich noch in den zitierten Artikel rein..

1.

Zitat

Der Service SOCRATES  berechnet und veröffentlicht seit 2005 zweimal täglich auf Basis frei zugänglicher Satellitenbahnelemente mögliche Kollisionen (Grenzabstand 5 km) von Satelliten mit anderen Satelliten oder katalogisierten Teilen des Weltraummülls

...

Ich nehme deinen Beitrag, um den aktuellen Sachstand mal zu beleuchten.


Die Grundregeln zur Annäherungsanalyse hat JSpOC hier knapp zusammengestellt:
https://www.space-track.org/documents/JSpOC_Spaceflight_Safety_Handbook_For_Operators.pdf

Annäherungsanalysen
JSpOC analysiert heute ihren "großen Objektkatalog" auf Annäherungen. Die sog. "screening volumes" sind nach Orbithöhen gestaffelt. Im Leo bis 2000km prüfen sie ein 1km x 1km x 1km-Volumen um jeden Satelliten für 7 Tage in die Zukunft. Im GEO sind es 10km x 10km x 10km für 10 Tage. Es gibt auch noch "advanced screening volumes", mit teilweise ganz anderen Werten.

CDM - Conjunction Data Message
CAN - Close Approach Notification

CDM
Im LEO erstellt man eine CDM, wenn man innerhalb der nächsten 3 Tage eine Annäherung auf unter 1km und eine radiale Annäherung unter 200m ermittelt.

CDM + CAN per Mail
Im LEO stellt man eine CDM + CAN zu, wenn man innerhalb der nächsten 3 Tage eine Annäherung auf unter 1km und eine Kollisionswahrscheinlichkeit p>=0,0001 ermittelt.

CDM + CAN per Mail und Anruf
Im LEO stellt man eine CDM + CAN zu und ruft an, wenn man innerhalb der nächsten 3 Tage eine Annäherung auf unter 1km und eine Kollisionswahrscheinlichkeit p>=0,01 ermittelt.



Kollisionswahrscheinlichkeit bestimmen
Die Grundlagen hat JSpOC hier, eher knapp, zusammengestellt: https://beta.space-track.org/documents/JSpOC_Pc_4Aug16.pdf
Zur effizienten Berechnung sind da einige Annahmen und Vereinfachungen drin, u.a. dass man die Kovarianzmatrizen direkt addieren kann, dass man nur den Zeitpunkt der engsten Annäherung analysiert und dass man dann nur noch in 2 Dimensionen rechnet ...

Zuerst definiert man eine "gemeinsame Ausschlusszone". Jedes Objekt wird mit einer Kugel umspannt, die das Objekt komplett, gerade einhüllt. Hierfür braucht man geometrische Daten der Objekte. Die Radien beider Kugeln addiert man und erhält so die kombinierte Kugel der Ausschlusszone, deren Radius der Mindestabstand zwischen Objekten A und B ist, um sich nicht zu berühren. Eine Kollision ist nur innerhalb dieser Kugel möglich.

Fliegt jetzt Objekt B durch diese Kugel um Objekt A? Genau weiß man das nicht. Daher braucht man die Kovarianzmatrizen der beiden Orte beider Objekte. Grob gesprochen wird jedem Objekt nicht ein exakter Ort zugeordnet, sondern ein ellipsoider Raumbereich, in dem sich das Objekt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit (1-sigma-Grenze) aufhält. Der Ort ist praktisch verschmiert/gestreut. Man geht von einer Normalverteilung aus.

Jetzt betrachtet man nur den Zeitpunkt der engsten Annäherung. Den bestimmt man sehr direkt aus den einfachen Orts- und Geschwindigkeitsvektoren der beiden Objekte. Man reduziert das Problem auf 2 Dimensionen in der sog. "Begegnungsebene" zu diesem Zeitpunkt. Das heißt, die Ausschlusszone wird zu einem Ausschlusskreis und die unbestimmten Ortsellipsoide werden zu unbestimmten Ortsellipsen in dieser Ebene reduziert.
Jetzt addiert man man die beiden reduzierte Kovarianzmatrizen. Die Summe gibt dann quasi die gemeinsamen Streuung der Aufenthaltsorte beider Satelliten in der Begegnungsebene an.
Dann integriert man diese gemeinsame Streuung nur innerhalb des Ausschlusskreises, denn nur darin ist eine Kollision möglich. Das Ergebnis ist dann die Summenwahrscheinlichkeit, dass beide Objekte zum selben Zeitpunkt diese Zone durchfliegen.

Für MEO, HEO und GEO gibt es keine Kovarianzen im Katalog. Dort kann man dann keine Wahrscheinlichkeit berechnen, sondern nur die nominale, geometrische Annäherung an sich. Die Schwellwerte für Warnungen sind dort dann rein geometrisch, nicht mehr probabilistisch.

Dann baut einer einen Müll-Abfuhr-Satellit.

- Rundum geschützt mit Schaumstoff
- Als Antrieb kommt ein Elektrischer Antrieb daher, damit er viel länger aktiv sein kann
- Der Müll-Abfuhr-Satellit geht auf die Bahn eines Schrottteils
- Der Müll-Abfuhr-Satellit fängt mit einem Roboterarm das Schrottteil ein
[...]

Idee: Statt kompliziertem Roboterarm und Abschussvorrichtung: Könnte der Müllabfuhrsatellit die Schrottteile nicht einfach "sanft rammen" bzw. anschieben? Dann ist der Schaumstoff wenigstens zu was gut. 

Ein sanfter Anstoß wird leider nicht genügend Energie "rüber tragen".

Hallo Hugo,

"nicht genug Energie" ist hier keine zutreffende Aussage. Der Impuls ist wichtig, der im Stoß zwischen zwei Teilen ausgetauscht wird. Bei deutlich unterschiedlichen Massen (1 oder 2 oder 3 Größenordnungen) sind die dynamischen Kräfteverhältnisse auch nicht mehr "anschaulich" direkt aus der kinematischen Relativgeschwindigkeit abzuleiten . Bei solchen Massenunterschieden ist auch ein langsamer Stoß kräftiger als "gedacht" ... zumindest deutlich kräftiger als in der "optischen Wahrnehmung".

Aber, ihr könntet das ja mal quantifizieren: ein 100g-Objekt wird von einem 1000kg-Objekt gestoßen, mit 1 m/s Relativgewindigkeit. Um wie viel ändert sich der Bahndrehimpuls tatsächlich?

Der Impuls wirkt in beide Richtungen, auch wenn der Müllsammler viel schwerer ist als das abzuschießende Müllstück, wird es ein heftiger Stoß, der auch auf die Solarzellenausleger und die Struktur wirkt. Eine herkömmliche, fragile leichtbauweise ist hier also nicht möglich.

Es gab hier schon mal die Idee den eingefangenen Müll mit einem Seil herab zu lassen. Mit einem vorsichtigen entkuppel wäre hierbei keine großer Stoß auf die Struktur zu erwarten.