De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Ruimtepuin Paul Wesselius 11 april 2008. Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 20082 Inleiding • Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik) • Nu (8 april 2008,

Verwante presentaties


Presentatie over: "Ruimtepuin Paul Wesselius 11 april 2008. Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 20082 Inleiding • Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik) • Nu (8 april 2008,"— Transcript van de presentatie:

1 Ruimtepuin Paul Wesselius 11 april 2008

2 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Inleiding • Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik) • Nu (8 april 2008, CelesTrak site van Kelso) o 3237 werkende satellieten, o 2766 dode satellieten, o 9589 ruimtepuin brokstukken met banen, o ruimtepuin brokstukken verbrand in aardatmosfeer, o Dus: van objecten zijn de baanelementen bekend • Space Surveillance Network (SSN) houdt alle brokstukken groter dan 10 cm diameter in de gaten met behulp van radar en optische telescopen, op zo’n 25 plaatsen; ze volgen meer dan 8000 brokstukken vanuit Cheyenne Mountain Air Station; van U.S Army, Navy en Air Force

3 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Space Surveillance Network taken • Voorkom dat een naar de Aarde terugkerend brokstuk, dat door de radar wordt herkend als mogelijke kruisraket, een vals alarm creëert in de waarschuwingssystemen van de U.S. en andere landen; • Voorspel wanneer en waar een brokstuk gaat neerstorten; • Breng de huidige positie van brokstukken in kaart en voorspel hun toekomstige banen; • Vind nieuwe brokstukken van menselijke oorsprong in de ruimte; • Maak een katalogus van zulk soort ruimtepuin; • Bepaal welk land eigenaar is van een neerstortend stuk ruimtepuin; • Informeer NASA of ruimtepuin dreigt te botsen met de space shuttle en de ISS.

4 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Hun site noemt er 25 in plaats van 20

5 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Alle ruimtepuin door SSN gekatalogiseerd AantalobjectenAantalobjecten Jaar Sterke toename door uit de lucht schieten van Chinese raket

6 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Ruimtepuin in lage banen, van 5 cm tot 2 mm

7 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Hoe gevaarlijk is ruimtepuin? • ESA geeft geregeld bulletins uit over de kans dat een satelliet/voertuig geraakt wordt; NASA met name voor space shuttle en International Space Station (ISS) • De space shuttle heeft reeds 7 keer een ‘avoidance manoeuvre’ uitgevoerd • B.v. op 15 dec 2001 veranderde het ISS zijn baan om een russische rakettrap te vermijden • De kans dat de laagvliegende Franse SPOT/HELIOS satellieten worden geraakt wordt geregeld in de gaten gehouden en de baan wordt soms – tijdelijk – aangepast om botsingen te vermijden • Er zijn een paar honderdduizend brokstukken > 1 cm • Nauwelijks bescherming mogelijk tegen brokstukken > 1 cm!! LEO = Low Earth Orbit, 200 – 2000 km hoogte GEO = Geosynchronous Earth Orbit, ± 1000 km hoogte

8 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Shuttle beschadigingen door ruimtepuin, van 0,1 mm tot 1 cm

9 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Verwachte toename ruimtepuin > 10 cm Orbital Debris Quarterly News beschrijft verschillende scenario’s. ADR (= actieve verwijdering) begint in Er worden 5, 10 of 20 brokstukken per jaar verwijderd

10 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Ruimtepuin in LEO

11 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Ruimtepuin in GEO, equator zicht Het ruimtepuin ten noorden van de equator bestaan vooral uit Russische satellieten en de brokstukken daarvan

12 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Waarom Interessant? • Science Fiction, Hamilton • Vele planeten bewoond, piraterij • Sleep hele asteroïde tot dichtbij planeet en blaas op met vele kernbommen  planeet niet meer toegankelijk met ruimtevoertuigen van buiten: geen ruimtevaart meer mogelijk  planeet niet meer toegankelijk met ruimtevoertuigen van buiten: geen ruimtevaart meer mogelijk • Wellicht daarom geen bezoekers van buiten op Aarde? • Waarschijnlijker: reizen naar zelfs dichtbijzijnde sterren valt niet mee • Of: ‘intelligent’ leven zoals wij bestaat nergens; ander intelligent leven herkennen we niet • Terug op Aarde: Ruimtepuin zal ruimtevaart heel lastig maken

13 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Wat is het Probleem? • Veel satellieten en bemande ruimtevaart werken in LEO, Low Earth Orbit, tussen 200 en 2000 km boven aardoppervlak • Een brokstuk op die hoogte raast in 1,5 uur rond de Aarde, km omtrek • /1,5 ≈ 2700 km/uur = 7,4 km/sec (!!) • In de heel populaire GEO banen (Geosynchronous) km boven de Aarde, draait een stuk ruimtepuin in 24 uur rond, zo’n brokstuk beweegt dus met 3 km/sec • De dure TV satellieten aldaar kunnen door een 1 cm groot stuk ruimtepuin uit de lucht gehaald worden! • Brokstukken groter dan 1 cm kunnen vrijwel alle normale materialen geheel doorboren • Zelfs stukjes afgebladderde verf van een mm of zo kunnen de ramen van de shuttle behoorlijk beschadigen

14 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin STS-7: ster in ‘t glas van 2 mm STS = Space Shuttle

15 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin HST’s antenne is geheel doorboord! HST = Hubble Space Telescope

16 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin Bij ‘EVA’ zien de astronauten diverse beschadigingen EVA = Extravehicular activity = ‘ruimtewandeling’

17 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin De ‘Long Duration Exposure Facility’ (LDEF) vloog ruim vijf jaar in een lage baan en is teruggehaald door de shuttle Columbia in januari De diverse panelen zaten vol met ruimtepuin inslagen en hebben veel informatie opgeleverd.

18 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Foto’s van Beschadigingen door Ruimtepuin Een paneel van LDEF. De inslagen zijn goed te zien; vrijwel allemaal door ruimtepuin.

19 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Grote stukken vallen soms op Aarde De hoofdbrandstoftank van de 2e trap van een Delta 2 raket. Deze landde bij Georgetown in Texas. De 250 kg tank van roestvrij staal overleefde de val (te) goed!!

20 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Grote stukken vallen soms op Aarde Van wederom een Delta 2 is de tweede trap neergekomen in Texas op 22 jan 1997: nu een 30 kg tank van titanium. Nog als nieuw (?!).

21 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Grote stukken vallen soms op Aarde 21 jan 01: Delta 2, 3e trap, 70 kg titanium landde in Saudi Arabië, 70 km van Riyadh

22 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Grote stukken vallen soms op Aarde Weer een tweede trap van een Delta 2! Deze viel op 27 april 2000 in Zuid Afrika neer. Er waren zelfs 3 brokstukken, verspreid over 100 km. Ze staan alledrie op de foto.

23 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Kan het ook wat netter? • De Hubble Space Telescope vliegt op 569 km hoogte en zijn baan maakt een hoek van 28 o met de evenaar • Er zijn geen voorzieningen om veilig terug te vallen naar de Aarde • Berekeningen tonen dat zo’n 98 stukken niet (geheel) zullen verbranden • HST zal uit elkaar vallen op ongeveer 78 km hoogte • Dat betekent 2055 kg over 1200 km lengte • De kans om een mens te raken wordt geschat op 1/700 • Derhalve zal er waarschijnlijk rond 2021 een voortstuwingsmodule aan HST vastgemaakt worden om dit wat meer in de hand te hebben

24 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april De Columbia ramp op 16 jan 2003 (STS-107) • Voordat deze ramp plaatsvond zijn er minder dan 250 items neergestort in meer dan 40 jaar • Columbia: voorwerpen stortten neer in een gebied van 40 bij 1000 km • Een stuk isolatiedeken dwarrelde inderdaad neer op een persoon; deze werd in het geheel niet verwond • Hoewel twee shuttles bij lancering, resp. landing verongelukten is het grootste shuttle gevaar ruimtepuin • Een recente NASA ‘risk assessment’ heeft dit aangetoond. 11 van de 20 potentiële shuttle problemen zullen veroorzaakt worden door botsingen met stukken ruimtetroep • Shuttle zal o.a. achterwaarts vliegen in zijn baan • Er zijn ruimtepuin detectoren op de shuttle vleugels • Bij aanmeren aan ISS bevindt shuttle zich achter de ISS

25 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Stukken van Columbia vallen neer in Zuid-USA

26 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Radioactief Ruimtepuin • Eerste satelliet met kern-reactor van USA in 1965 • Tussen 1967 en 1988 lanceerde de USSR 31 Radar Ocean Reconnaissance Satellites (RORSAT’s), die scheepsbewegingen bekijken vanaf 300 km • Deze worden aangedreven door een ‘Bork’ kern-reactor • Na hun ‘nuttige’ leven worden zulke satellieten geparkeerd in een baan op 900 km • In 1978 mislukte dat met Cosmos 954 en radioactief afval werd verspreid over Canada • Daarna: uitwerpen van reactoren; dat proces beschadigde koelpijpen waaruit de koelvloeistof natrium-kalium spoot  minstens metaaldeeltjes groter dan 1 cm op 900 km  minstens metaaldeeltjes groter dan 1 cm op 900 km • 53 van dergelijke radioactieve satellieten zijn nog in de ruimte in ~ 1000 km banen; vallen naar beneden in ~ 700 jaar

27 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april IADC • Er bestaat een Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) • Daarin zitten Italië, UK, Frankrijk, China, Duitsland, ESA, India, Japan, NASA, Ukraine en Rusland • De IADC stelt o.a. regels vast omtrent ruimtepuin • Alle deelnemende landen houden zich – verheugend – goed aan deze regels • Een paar IADC regels: • De kans een mens te raken onder de 1/ • Satellieten in lage banen moeten binnen 25 jaar na beëindigen missie terugvallen naar de aarde • Satellieten in GEO banen moeten na beëindigen missie minstens 200 km omhoog worden gebracht • Regels zijn bekrachtigd door UN

28 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Communicatiesatelieten in GEO • Geostationaire banen: satelliet draait in 24 uur rond de Aarde • Baan over Aardequator: continu contact met gewenste plaats • 1240 objecten draaiden hun rondjes in GEO in januari 2005 (recenter: • De helft daarvan zijn ‘drifting’, ‘uncontrolled’ of ‘unidentified’; de rest is min of meer onder controle • 13 GEO satellieten stopten met werken in 2004: o 5 daarvan zijn volgens de IADC regels op de juiste wijze ‘geparkeerd’ o 5 hebben een nieuwe, maar te lage baan gekregen o 3 draaien gewoon nog steeds – nu ongecontroleerd - hun rondjes • Dat GEO schoongehouden moet worden daar is iedereen het mee eens

29 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Schoonmaken GEO

30 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Een ‘wild’ Frans idee voor een ‘vacuum’ cleaner • Gebruik een ATV als ‘jager’ • Maak gebruik van ‘tether’ principe (zie verderop) • Franse schatting: 3 jaar R&D; 7 jaar ontwikkeling • Operaties zouden mogelijk zijn in 2015 – 2020 • De eerste ATV-jager zou 250 M€ kosten • De lanceerkosten worden geschat op 100 M€ • De operaties zijn begroot op 150 M€ (150 personen) •  500 M€ om 50 stukken groot ruimtepuin op te ruimen • Toch zeer de moeite: als twee redelijk grote stukken botsen levert dat direct duizenden kleine stukken op • Want: botsingsgebied smelt en stolt daarna in vele stukken ATV = Automatic Transfer Vehicle; ontwikkeld door ESA

31 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Opruimen van Eurostar 2000 • Astrium heeft zijn telecom satelliet in GEO, de Eurostar 2000, op nette wijze in een hogere baan gebracht • De operaties vonden plaats van 19 tot 24 juli 2003 • Beoogde doel: in 4 stappen naar de hogere baan • Daarna: reactiewiel ontladen; als die blijven spinnen kunnen ze op den duur uit de satelliet vliegen • Het echt volledig stoppen van het complexe richtsysteem van de satelliet is heel lastig, o.a. door de fallback opties • Resultaat: 254 km hoger, in 19 manoeuvres • Twee tanks zijn toen geleegd en de satelliet is uitgeschakeld • De fotondruk van de zonnestraling vergroot die hoogte: na 6 maanden 7 km er bij

32 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Artist’s view van Eurostar 2000

33 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Lange touwen in de ruimte, ‘Space Tethers’ • Tether met twee gewichten aan uiteinden beweegt in een baan van zijn massacentrum  o Bovenste massa beweegt sneller dan normaal op die hoogte, o Onderste massa beweegt langzamer • De Franse ‘ATV-jager’ maakt tether vast aan brokstuk er onder  brokstuk vertraagt, ATV-jager versnelt • Daarna tether ‘doorsnijden’  • Brokstuk zakt in lagere baan • ATV-jager gaat omhoog • Kabels van paar km lengte: electrodynamisch of passief • Ruimtepuin kan tethers doorsnijden  dubbele tether lijnen met veel knopen • Langs touw tussen Aarde en tegenwicht op grote hoogte kan een lift omhoog gaan: centrifugaalkracht neemt wel steeds toe

34 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Hyper snelheids tests Met 3,2 km/sec een kogeltje afvuren door meshes naar een wand. Russen uit Moskou leven zich uit!

35 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april

36 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april

37 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april SPACE SURVEILLANCE IN EUROPE

38 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Laatste nieuwsbrief • Net vandaag een nieuwe Orbital Debris nieuwsbrief • Er zijn 6 satellieten in stukken gebroken, maar allen op lage hoogte: de stukken zullen snel in de atmosfeer verbranden • 14e editie van • 14e editie van History of On-Orbit Satellite Fragmentations is uit: 194 begrepen uiteenvallen-in-stukken en 51 anomale gebeurtenissen met ruimte objecten • • Nader onderzoek van brokstukken van de Chinese Fengyun-1C, die op 11 januari 2007 kapotgeschoten werd door de Chinezen • • ORDEM 2008 is te verkrijgen: een programma dat de aanwezigheid van ruimtepuin voorspelt • • Op 2 april 2008 waren er: o o 3135 satellieten o o 9502 raket delen en ruimtepuin

39 Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april Objecten waargenomen doorUS SSN, 17 mrt 08 Hoogte (km) Objecten per km 2


Download ppt "Ruimtepuin Paul Wesselius 11 april 2008. Ruimtepuin, lezing Hoorn, 11 april 20082 Inleiding • Ruimtereizen sinds 4 okt 1957 (Sputnik) • Nu (8 april 2008,"

Verwante presentaties


Ads door Google