Rymdskrot - Space debris

En datorgenererad bild som representerar platserna, men inte relativa storlekar, av rymdskräp som man kunde se från en hög jordbana . De två huvudsakliga skräpfälten är ringen av föremål i geosynkron jordbana (GEO) och molnet av objekt i låg jordbana (LEO).

Del av en serie om
Förorening
Luftförorening Surt regn Luftkvalitetsindex Atmosfärisk dispersionsmodellering Klorfluorkolväte Avgas Dis Inomhusluft Förbränningsmotor Global dimning Global destillation Ozonförlust Partiklar Ihållande organiska föroreningar Smog Aerosol Sot Flyktig organisk förening
Biologisk förorening Biologisk förorening Genetisk förorening
Elektromagnetisk förorening Ljus Ekologisk ljusförorening Överupplysning Radiospektrumföroreningar
Naturlig förorening Ozon Radium och radon i miljön Vulkanisk aska Löpeld
Buller Transport Landa Vatten Luft Järnväg Hållbar transport Urban Ekolod Marina däggdjur och ekolod Industriell Militär Abstrakt Ljudkontroll
Strålningsföroreningar Actinides Bioremediering Fission produkt Kärnkraftsfall Plutonium Förgiftning Radioaktivitet Uran Elektromagnetisk strålning och hälsa Radioaktivt avfall
Markförorening Jordbruksföroreningar Herbicider Gödselavfall Bekämpningsmedel Markförstöring Bioremediering Avföring Elektrisk motståndsuppvärmning Riktvärden Fytormediering
Fast förorening av avfall Bionedbrytbart avfall Brunt avfall Elektroniskt avfall Återvinning av batterier Matavfall Grönt avfall Farligt avfall Biomedicinskt avfall Kemiskt avfall Byggavfall Blyförgiftning Kvicksilverförgiftning Giftigt avfall Industriavfall Blysmältning Skräp Brytning Kolbrytning Guld grävning Ytbrytning Djuphavsbrytning Gruvavfall Uranbrytning Kommunalt fast avfall Sopor Nanomaterial Plastföroreningar Mikroplast Förpackningsavfall Postkonsumentavfall Avfallshantering Deponi Värmebehandling
Rymdföroreningar Satellit
Termisk förorening Urban heat island
Visuell förorening Flygresor Trassel (reklam) Vägskyltar Kraftledningar Vandalism
Vattenförorening Jordbruksavloppsvatten Sjukdomar Övergödning Eld vatten Sötvatten Grundvatten Hypoxi Industriellt avloppsvatten Marin skräp Övervakning Nonpoint -källförorening Näringsämnesföroreningar Havets försurning Oljeläckage Läkemedel Septiktankar Avlopp Septiktankar Grop latrin Frakt Stagnation Svavelvatten Ytavrinning Grumlighet Urban avrinning Vattenkvalitet
Övrigt Listor Föroreningsrelaterade sjukdomar Mest förorenade städer Kategorier Efter land
Miljöportal  Ekologi portal
v t e

Rymdskräp (även känt som rymdskräp , rymdföroreningar , rymdavfall , rymdskräp eller rymdskräp ) är nedlagda konstgjorda föremål i rymden - främst i jordbana - som inte längre tjänar en användbar funktion. Dessa inkluderar nedlagda rymdfarkoster-icke-funktionella rymdfarkoster och övergivna uppskjutningsfordon-missionsrelaterade skräp, och särskilt många i jordens omlopp, fragmenteringsskräp från upplösningen av förstörda raketkroppar och rymdfarkoster. Förutom att förlora konstgjorda föremål som lämnats i omloppsbana, inkluderar andra exempel på rymdskräp fragment från deras sönderfall, erosion och kollisioner eller till och med färgfläckar, stelnade vätskor som drivs ut från rymdfarkoster och oförbrända partiklar från fasta raketmotorer. Rymdskräp utgör en risk för rymdfarkoster.

Rymdskräp är vanligtvis en negativ externitet- det skapar en extern kostnad för andra från den första åtgärden för att skjuta upp eller använda ett rymdfarkoster i omloppsbana nära jorden-en kostnad som vanligtvis inte tas med i beräkningen eller helt tas med i kostnaden av uppskjutaren eller nyttolastägare. Mätning, lindring och eventuellt avlägsnande av skräp utförs av vissa deltagare i rymdindustrin .

I oktober 2019 rapporterade det amerikanska rymdövervakningsnätverket nästan 20 000 konstgjorda föremål i omloppsbana ovanför jorden, inklusive 2218 operativa satelliter. Detta är dock bara de föremål som är tillräckligt stora för att spåras. I januari 2019 uppskattades mer än 128 miljoner skräp mindre än 1 cm (0,4 tum), cirka 900 000 bitar av skräp 1–10 cm och cirka 34 000 bitar större än 10 cm (3,9 tum) vara i omloppsbana runt jorden. När de minsta föremålen för konstgjorda rymdskräp (färgfläckar, fasta raketavgaspartiklar, etc.) grupperas med mikrometeoroider , kallas de ibland ibland av rymdorganisationer för MMOD (Micrometeoroid and Orbital Debris). Kollisioner med skräp har blivit en fara för rymdfarkoster; de minsta föremålen orsakar skador som liknar sandblästring , särskilt solpaneler och optik som teleskop eller stjärnspårare som inte lätt kan skyddas av en ballistisk sköld .

Under 2000 km (1200 mi) jordens höjd är skräpstycken tätare än meteoroider ; de flesta är damm från fasta raketmotorer, ytorosionsrester som målarflingor och fryst kylvätska från RORSAT (kärnkraftsdrivna satelliter). Som jämförelse, kretsar den internationella rymdstationen i området 300–400 kilometer (190–250 mi), medan de två senaste stora skräphändelserna - det kinesiska antisatvapentestet 2007 och satellitkollisionen 2009 - inträffade på 800 till 900 kilometer ( 500 till 560 mi) höjd. ISS har Whipple -skärmning för att motstå skador från små MMOD; dock undviks kända skräp med en kollisionschans över 1/10 000 genom att manövrera stationen.

Historia

Rumsrester började samlas i jordens omlopp omedelbart med den första lanseringen av en konstgjord satellit Sputnik 1 i omloppsbana i oktober 1957. Men redan innan det, förutom naturligt ejekta från jorden, kan människor ha producerat ejecta som blev rymdskräp, som i augusti 1957 Pascal B -test . Efter lanseringen av Sputnik började North American Aerospace Defense Command (NORAD) sammanställa en databas ( rymdobjektkatalogen ) över alla kända raketuppskjutningar och föremål som når bana: satelliter, skyddssköldar och översta etapper av uppskjutningsfordon . NASA publicerade senare modifierade versioner av databasen i två-raders uppsättning element , och från början av 1980-talet publicerade CelesTrak anslagstavla systemet dem igen.

Gabbard-diagram över nästan 300 skräp från sönderdelningen av den fem månader gamla tredje etappen av den kinesiska Long March 4 booster den 11 mars 2000

Spårarna som matade databasen var medvetna om andra objekt i omloppsbana, varav många var resultatet av explosioner i omloppsbana. Vissa orsakades medvetet under 1960 -talets testning mot antisatellitvapen (ASAT), och andra var resultatet av raketstadier som sprängdes i omloppsbana när kvarvarande drivmedel expanderade och sprängde sina tankar. För att förbättra spårningen behöll NORAD -anställda John Gabbard en separat databas. När han studerade explosionerna utvecklade Gabbard en teknik för att förutsäga deras produkters banor och Gabbard -diagram (eller diagram) används nu i stor utsträckning. Dessa studier användes för att förbättra modelleringen av omloppsutveckling och förfall.

När NORAD-databasen blev allmänt tillgänglig under 1970-talet tillämpades tekniker som utvecklats för asteroidbältet på studien på databasen över kända artificiella satellitobjekt.

Baker-Nunn-kameror användes i stor utsträckning för att studera rymdskräp.

Förutom tillvägagångssätt för minskning av skräp där tid och naturliga gravitation/atmosfäriska effekter hjälper till att rensa skräp i rymden, eller en mängd olika tekniska tillvägagångssätt som har föreslagits (med de flesta inte genomförda) för att minska rymdskräp, har ett antal forskare observerat att institutionella faktorer- politiska, juridiska, ekonomiska och kulturella "spelregler"-är det största hindret för sanering av rymden nära jorden. År 2014 fanns det lite kommersiellt incitament att minska rymdskräp, eftersom kostnaden för att hantera det inte tilldelas enheten som producerar det, utan snarare faller på alla användare av rymdmiljön och förlitar sig på det mänskliga samhället som helhet som gynnar från rymdteknik och kunskap. Ett antal förslag för att förbättra institutioner för att öka incitamenten för att minska rymdskräp har gjorts. Dessa inkluderar statliga mandat att skapa incitament, liksom företag som kommer att se ekonomisk nytta med att minska skräp mer aggressivt än befintliga statliga standardmetoder. År 1979 grundade NASA Orbital Debris Program för att undersöka begränsande åtgärder för rymdskräp i jordbana.

Skräpstillväxt

Under 1980 -talet försökte NASA och andra amerikanska grupper begränsa tillväxten av skräp. En försökslösning implementerades av McDonnell Douglas för Delta -lanseringsfordonet, genom att ha boostern flytta bort från dess nyttolast och ventilera eventuellt drivmedel kvar i sina tankar. Detta eliminerade en källa för tryckuppbyggnad i tankarna som tidigare hade fått dem att explodera och skapa ytterligare orbitalrester. Andra länder var långsammare att anta denna åtgärd och, särskilt på grund av ett antal lanseringar av Sovjetunionen , växte problemet under hela decenniet.

Ett nytt batteri av studier följde när NASA, NORAD och andra försökte bättre förstå omloppsmiljön, var och en justerade antalet skräp i den kritiska masszonen uppåt. Även om antalet föremål 1981 (när Schefters artikel publicerades) uppskattades till 5 000, hittade nya detektorer i det markbaserade elektrooptiska djupa rymdövervakningssystemet nya föremål. I slutet av 1990 -talet trodde man att de flesta av de 28 000 sjösatta föremålen redan hade förfallit och att cirka 8 500 stannade kvar i omloppsbana. År 2005 justerades detta upp till 13 000 objekt, och en studie från 2006 ökade antalet till 19 000 till följd av ett ASAT -test och en satellitkollision. 2011 sa NASA att 22 000 föremål spårades.

En NASA-modell från 2006 föreslog att om inga nya lanseringar ägde rum skulle miljön behålla den då kända befolkningen fram till cirka 2055, då den skulle öka på egen hand. Richard Crowther från Storbritanniens försvarsutvärderings- och forskningsbyrå sade 2002 att han trodde att kaskaden skulle börja cirka 2015. National Academy of Sciences, som sammanfattade den professionella uppfattningen, noterade utbredd enighet om att två band med LEO -utrymme - 900 till 1 000 km (620 mi) ) och 1 500 km (930 mi) - var redan förbi kritisk densitet.

Vid Europeiska luft- och rymdkonferensen 2009 förutspådde forskaren Hugh Lewis vid University of Southampton att hotet från rymdskräp skulle stiga 50 procent under det närmaste decenniet och fyrdubblas de närmaste 50 åren. Från och med 2009 spårades mer än 13 000 närsamtal varje vecka.

En rapport från 2011 från det amerikanska nationella forskningsrådet varnade NASA för att mängden skräp i rymden var på en kritisk nivå. Enligt vissa datormodeller har mängden rymdskräp "nått en tipppunkt, med tillräckligt mycket för närvarande i omloppsbana för att ständigt kollidera och skapa ännu mer skräp, vilket ökar risken för rymdfarkostfel". Rapporten efterlyste internationella regler som begränsar skräp och forskning om avfallshanteringsmetoder.

Objekt i jordens bana inklusive fragmenteringsskräp. November 2020 NASA: ODPO

Skräp historia i särskilda år

• Från och med 2009 spårades 19 000 skräp över 5 cm (2 tum) av United States Space Surveillance Network .
• I juli 2013 uppskattas mer än 170 miljoner skräp mindre än 1 cm, cirka 670 000 skräp 1–10 cm och cirka 29 000 större skräp i omloppsbana.
• I juli 2016 kretsar nästan 18 000 konstgjorda föremål över jorden, inklusive 1 419 operativa satelliter.
• I oktober 2019 var nästan 20 000 konstgjorda föremål i omloppsbana ovanför jorden, inklusive 2 218 operativa satelliter.

Karakterisering

Storlek

Det beräknas vara över 128 miljoner bitar av skräp mindre än 1 cm från januari 2019. Det finns cirka 900 000 bitar från 1 till 10 cm. Det aktuella antalet stora skräp (definierat som 10 cm över eller större) är 34 000. Den tekniska mätningsgränsen är c. 3 mm (0,12 tum). Över 98 procent av de 1 900 ton skräp i låg jordbana från 2002 stod för cirka 1 500 föremål, var och en över 100 kg (220 lb). Total massa är mestadels konstant trots tillägg av många mindre föremål, eftersom de kommer in i atmosfären tidigare. Det identifierades "9000 bitar av kretsande skräp" 2008, med en uppskattad massa på 5 500 ton (12 100 000 lb).

Låg jordbana

I de banor som ligger närmast jorden-mindre än 2000 km (1200 mi) omloppshöjd , kallad låg jordbana (LEO)-har det traditionellt funnits få "universella banor" som håller ett antal rymdfarkoster i speciella ringar (i kontrast) till GEO , en enda bana som används i stor utsträckning av över 500 satelliter ). Detta börjar förändras under 2019, och flera företag har börjat distribuera de tidiga faserna av satellit -internetkonstellationer , som kommer att ha många universella banor i LEO med 30 till 50 satelliter per orbitalplan och höjd. Traditionellt har de mest befolkade LEO-banorna varit ett antal solsynkrona satelliter som håller en konstant vinkel mellan solen och orbitalplanet , vilket gör jordobservation enklare med konsekvent solvinkel och belysning. Solsynkrona banor är polära , vilket betyder att de korsar polarområdena. LEO -satelliter kretsar i många plan, vanligtvis upp till 15 gånger om dagen, vilket orsakar frekventa inflygningar mellan objekt. Tätheten av satelliter - både aktiva och nedlagda - är mycket högre i LEO.

Banor påverkas av gravitationella störningar (som i LEO inkluderar ojämnheter i jordens gravitationsfält på grund av variationer i planetens densitet), och kollisioner kan uppstå från alla håll. Påverkan mellan satelliter i omloppsbana kan inträffa med upp till 16 km/s för en teoretisk direkt påverkan. stängningshastigheten kan vara dubbelt så stor som omloppshastigheten . Den 2009 satellit kollision inträffade vid en stängningshastighet 11,7 km / s (26 tusen km / h), vilket skapar över 2000 stora skräpfragment. Dessa skräp korsar många andra banor och ökar risken för kollisioner.

Det teoretiseras att en tillräckligt stor kollision av rymdfarkoster potentiellt kan leda till en kaskadeffekt, eller till och med göra vissa speciella låga jordbanor effektivt oanvändbara för långvarig användning av kretsande satelliter, ett fenomen som kallas Kesslers syndrom . Den teoretiska effekten väntas bli en teoretisk skenande kedjereaktion av kollisioner som kan uppstå, exponentiellt öka antalet och tätheten av rymden i låg omloppsbana runt jorden, och har antagits att uppstå bortom vissa kritiska densiteten.

Bemannade rymduppdrag är mestadels på 400 km (250 mi) höjd och under, där luftdraget hjälper till att rensa zoner av fragment. Den övre atmosfären är inte en fast densitet vid någon särskild omloppshöjd; det varierar till följd av atmosfäriska tidvatten och expanderar eller dras ihop över längre tidsperioder till följd av rymdväder . Dessa långsiktiga effekter kan öka motståndet vid lägre höjder; 1990 -talets expansion var en faktor för minskad skräpstäthet. En annan faktor var färre lanseringar av Ryssland; det Sovjetunionen gjorde de flesta av sina lanseringar under 1970- och 1980-talet.

Högre höjder

På högre höjder, där luftmotståndet är mindre signifikant, tar orbitalförfall längre. Lätt atmosfär drag , lunar störningar , jordens gravitation störningar, solvinden och solenergi strålningstryck kan gradvis föra skräp ner till lägre höjder (där det sönderfaller), men vid mycket höga höjder detta kan ta tusentals år. Även om banor på hög höjd används mindre ofta än LEO och problemets början är långsammare, går siffrorna snabbare mot den kritiska tröskeln.

Många kommunikationssatelliter befinner sig i geostationära banor (GEO), klustrar över specifika mål och delar samma banor. Även om hastigheterna är låga mellan GEO -objekt, antar den när en satellit blir nedlagd (t.ex. Telstar 401 ) en geosynkron bana ; dess lutning ökar med cirka .8 ° och hastigheten ökar med cirka 160 km/h (99 mph) per år. Slaghastigheten toppar vid cirka 1,5 km/s (0,93 mi/s). Orbitalstörningar orsakar longituddrift av det inoperabla rymdfarkosten och precession av orbitalplanet. Närgångar (inom 50 meter) uppskattas till en per år. Kollisionsskräp utgör en mindre kortsiktig risk än vid en LEO-kollision, men satelliten skulle sannolikt bli oanvändbar. Stora föremål, till exempel solkraftsatelliter , är särskilt sårbara för kollisioner.

Även om ITU nu kräver bevis på att en satellit kan flyttas ur sin orbitalplats vid slutet av dess livslängd, tyder studier på att detta är otillräckligt. Eftersom GEO -omloppsbana är för avlägsen för att exakt mäta föremål under 1 m, är problemets natur inte väl känd. Satelliter kan flyttas till tomma platser i GEO, vilket kräver mindre manöver och gör det lättare att förutsäga framtida rörelser. Satelliter eller boosters i andra banor, särskilt strandade i geostationär överföringsbana , är ett ytterligare problem på grund av deras vanligtvis höga korsningshastighet.

Trots ansträngningar för att minska risken har rymdskeppskollisioner inträffat. Den europeiska rymdorganisationen telekom satellit Olympus-1 slogs av en meteoroid den 11 augusti 1993 och så småningom flyttade till en begravningsbana . Den 29 mars 2006 träffades den ryska Express-AM11- kommunikationssatelliten av ett okänt föremål och gjorde den obrukbar. dess ingenjörer hade tillräckligt med kontakttid med satelliten för att skicka den till en kyrkogård.

Källor

Död rymdfarkost

Vanguard 1 förväntas förbli i bana i 240 år.

År 1958 sjösatte USA Vanguard I till en medelstor jordbana (MEO). Från och med oktober 2009 var den och den övre etappen av dess uppskjutningsraket de äldsta överlevande konstgjorda rymdobjekten som fortfarande var i omloppsbana. I en katalog med kända lanseringar fram till juli 2009 listade Union of Concerned Scientists 902 operativa satelliter från en känd befolkning på 19 000 stora objekt och cirka 30 000 objekt som avfyrades.

Ett exempel på ytterligare nedlagda satellitrester är resterna av sovjetprogrammet RORSAT från 1970-/80 -talen . Satelliternas kärnreaktorer BES-5 kyldes med en kylvätskeslinga av natriumkaliumlegering , vilket skapade ett potentiellt problem när satelliten nådde livets slut. Medan många satelliter nominellt förstärktes i kyrkogårdens banor på medellång höjd , var det inte alla. Även satelliter som hade flyttats ordentligt till en högre bana hade en åtta-procentig sannolikhet för punktering och frisättning av kylvätska under en 50-årsperiod. Kylvätskan fryser till droppar av fast natrium-kaliumlegering och bildar ytterligare skräp.

I februari 2015 exploderade USAF Defense Meteorological Satellite Program Flight 13 (DMSP-F13) i omloppsbana och skapade minst 149 skräpobjekt som förväntades förbli i omlopp i årtionden.

Bana satelliter har medvetet förstörts . USA och Sovjetunionen / Ryssland har genomfört över 30 respektive 27 ASAT -test följt av 10 från Kina och ett från Indien . De senaste ASAT: erna var kinesisk avlyssning av FY-1C , prövningar av ryska PL-19 Nudol , amerikansk avlyssning av USA-193 och indisk avlyssning av ostaterad levande satellit .

Förlorad utrustning

En drivande värmefilt fotograferad 1998 under STS-88 .

Rymden innehåller en handske förlorade med astronaut Ed Vit på den första amerikanska rymdpromenad (EVA), en kamera förlorade med Michael Collins nära Gemini 10 , en värmefilt förlorade under STS-88 , soppåsar överbord av sovjetiska kosmonauter under Mir s 15-årigt liv, en skiftnyckel och en tandborste. Sunita Williams från STS-116 tappade en kamera under en EVA. Under en STS-120 EVA för att förstärka en sönderdelad solpanel gick en tång förlorad, och i en STS-126 EVA tappade Heidemarie Stefanyshyn-Piper en verktygsväska i portfölj.

Boosters

Tillbringade översta etappen av en Delta II -raket, fotograferad av XSS 10 -satelliten

Vid karaktäriseringen av problemet med rymdskräp lärde man sig att mycket skräp berodde på raketöversta steg (t.ex. Inertial Upper Stage ) som hamnar i omloppsbana och bryts av på grund av sönderdelning av oventilerat oförbränt bränsle. En viktig känd effekthändelse involverade dock en (intakt) Ariane -booster. Även om NASA och USA: s flygvapen nu kräver passivering i översta stadiet, gör det inte andra bärraketer. Lägre stadier, som rymdfärjan s fasta raket boosters eller Apollo program talet Saturn IB bärraketer , inte når omloppsbana.

Den 11 mars 2000 exploderade en kinesisk lång mars 4 CBERS-1 övre etapp i omloppsbana och skapade ett skräpmoln. Ett ryskt Briz-M- förstärkningssteg exploderade i omloppsbana över södra Australien den 19 februari 2007. Lanserade den 28 februari 2006 med en Arabsat-4A- kommunikationssatellit , det fungerade fel innan det kunde ta slut på sitt drivmedel. Även om explosionen fångades på film av astronomer, på grund av omloppsbanan har skräpmolnet varit svårt att mäta med radar. Senast den 21 februari 2007 identifierades över 1 000 fragment. En upplösning 14 februari 2007 registrerades av Celestrak. Åtta uppbrott inträffade 2006, det mesta sedan 1993. En annan Briz-M bröt upp den 16 oktober 2012 efter en misslyckad lansering av Proton-M den 6 augusti . Mängden och storleken på skräpet var okänd. En raketförstärkare den 7 mars skapade en eldboll synlig från delar av Utah, Nevada, Colorado, Idaho och Kalifornien på kvällen den 27 juli 2016; dess upplösning rapporterades allmänt på sociala medier. Under 2018–2019 har tre olika etapper av Atlas V Centaur gått sönder.

Bana 2020 SO

I december 2020 bekräftade forskare att ett tidigare upptäckt jordnära objekt, 2020 SO , var rymdskräp som startades 1966 och kretsade kring jorden och solen.

Vapen

En tidigare skräpkälla var testning av antisatellitvapen (ASAT) av USA och Sovjetunionen under 1960- och 1970-talen. North American Aerospace Defense Command (NORAD) filer innehöll endast data för sovjetiska tester, och skräp från amerikanska tester identifierades först senare. När skrotproblemet förstods hade utbredd ASAT -testning avslutats; USA: s program 437 lades ner 1975.

USA startade om sina ASAT-program på 1980-talet med Vought ASM-135 ASAT . Ett test från 1985 förstörde en 1-ton satellit som kretsade runt 525 km, vilket skapade tusentals skräp större än 1 cm (0,39 tum). På grund av höjden ruttnade atmosfäriskt drag i omlopp för de flesta skräp inom ett decennium. Ett de facto moratorium följde testet.

Kända omloppsplan för Fengyun -1C skräp en månad efter vädersatellitens sönderfall av kinesiska ASAT

Kinas regering dömdes för de militära konsekvenserna och mängden skräp från 2007 års antisatellitmissiltest , den största enskilda rymdavfallshändelsen i historien (skapade över 2300 bitars golfbollsstorlek eller större, över 35 000 1 cm (0,4 tum) eller större, och en miljon bitar 1 mm (0,04 tum) eller större). Målsatelliten kretsade mellan 850 km (530 mi) och 882 km (548 mi), den del av rymden nära jorden som är tätast befolkad med satelliter. Eftersom luftmotståndet är lågt på den höjden går skräpet långsamt tillbaka till jorden, och i juni 2007 manövrerades NASA: s miljöfartyg Terra för att undvika påverkan från skräpet. Dr Brian Weeden, US Air Force officer och Secure World Foundation anställd, noterade att den kinesiska satellitexplosionen 2007 skapade orbitalrester med mer än 3000 separata objekt som sedan krävde spårning. Den 20 februari 2008 lanserade USA en SM-3-missil från USS Lake Erie för att förstöra en defekt amerikansk spionsatellit som tros bära 450 kg giftigt hydrazindrivmedel . Händelsen inträffade cirka 250 km (155 mi), och det resulterande skräpet har en perigee på 250 km (155 mi) eller lägre. Missilen var avsedd att minimera mängden skräp som (enligt Pentagon Strategic Command chef Kevin Chilton) hade förfallit i början av 2009. Den 27 mars 2019 meddelade Indiens premiärminister Narendra Modi att Indien sköt ner en av sina egna LEO -satelliter med en markbaserad missil. Han uppgav att operationen, en del av Mission Shakti , skulle försvara landets intressen i rymden. Efteråt meddelade US Air Force Space Command att de spårade 270 nya skräp men förväntade sig att antalet skulle öka när datainsamlingen fortsätter.

Satelliternas sårbarhet för skräp och möjligheten att attackera LEO -satelliter för att skapa skräpmoln har utlöst spekulationer om att det är möjligt för länder som inte kan göra en precisionsattack. En attack mot en satellit på 10 t (22 000 lb) eller mer skulle allvarligt skada LEO -miljön.

Faror

En mikrometeoroid lämnade denna krater på ytan av rymdfärjans utmanares främre fönster på STS-7 .

Till rymdfarkoster

Rymdskräp kan vara en fara för aktiva satelliter och rymdfarkoster. Det har teoretiserats att jordens omloppsbana till och med kan bli ofrivillig om risken för kollision blir för hög.

Eftersom risken för rymdfarkoster ökar med tiden för exponering för höga skräpdensiteter är det mer korrekt att säga att LEO skulle bli oanvändbart av kretsloppsfartyg. Hotet mot hantverk som passerar genom LEO för att nå högre bana skulle vara mycket lägre på grund av den mycket korta tidsperioden för övergången.

Ej besatt rymdfarkost

Även om rymdfarkoster vanligtvis skyddas av Whipple-sköldar , slits solpaneler, som utsätts för solen, från lågmassa. Även små stötar kan producera ett plasmamoln som utgör en elektrisk risk för panelerna.

Satelliter tros ha förstörts av mikrometeoriter och (små) orbitalrester (MMOD). Den tidigaste misstänkta förlusten var Kosmos 1275, som försvann den 24 juli 1981 (en månad efter lanseringen). Kosmos innehöll inget flyktigt drivmedel, därför tycktes det inte finnas något internt i satelliten som kunde ha orsakat den destruktiva explosion som ägde rum. Emellertid har fallet inte bevisats och en annan hypotes som vidarebefordras är att batteriet exploderade. Spårningen visade att den gick sönder, till 300 nya objekt.

Många effekter har bekräftats sedan dess. Till exempel, den 24 juli 1996, drabbades den franska mikrosatelliten Cerise av fragment av en Ariane-1 H-10 bo-stage booster som exploderade i november 1986. Den 29 mars 2006 träffades den ryska Ekspress AM11-kommunikationssatelliten av en okänd objekt och görs omöjligt. Den 13 oktober 2009 drabbades Terra av en enda avvikelse i en enda battericell och en anomali i en batterivärmare som senare ansågs sannolikt vara resultatet av en MMOD -attack. Den 12 mars 2010 tappade Aura ström från hälften av en av sina 11 solpaneler och detta tillskrevs också en MMOD-strejk. Den 22 maj 2013 drabbades GOES-13 av en MMOD som fick den att tappa koll på stjärnorna som den använde för att upprätthålla en operativ inställning. Det tog nästan en månad för rymdfarkosten att återgå till drift.

Den första stora satellitkollisionen inträffade den 10 februari 2009. Den 950 kg (2 090 lb) nedlagda satelliten Kosmos 2251 och den operativa 560 kg (1230 lb) Iridium 33 kolliderade 800 mi över norra Sibirien. Den relativa hastigheten var cirka 11,7 km/s (7,3 mi/s) eller cirka 42 120 km/h (26 170 mph). Båda satelliterna förstördes och skapade tusentals nya mindre skräp, med juridiska och politiska ansvarsfrågor olösta även år senare. Den 22 januari 2013 drabbades BLITS (en rysk laseravståndssatellit) av skräp som misstänks komma från 2007 års kinesiska antisatellitmissiltest , vilket förändrade både dess bana och rotationshastighet.

Satelliter utför ibland kollisionsundvikande manövrar och satellitoperatörer kan övervaka rymdskräp som en del av manöverplaneringen. I januari 2017 fattade till exempel Europeiska rymdorganisationen beslutet att ändra omloppsbana för ett av sina tre svärmfartyg , baserat på data från US Joint Space Operations Center , för att minska risken för kollisioner från Cosmos-375, ett nedlagt Rysk satellit.

Rymdfarkoster med bemanning

Besättningsflyg är naturligtvis särskilt känsliga för de faror som kan uppstå av rymdskräpskonjunktioner i rymdfarkostens omloppsbana. Exempel på tillfälliga undvikande manövrar eller slitage på rymdskräp på längre sikt har förekommit vid rymdfärjemissioner, rymdstationen MIR och den internationella rymdstationen.

Rymdfärdsuppdrag

Space Shuttle Discovery : s lägre styrbordsvinge och brickor för termiskt skyddssystem, fotograferade på STS-114 under en R-Bar Pitch Maneuver där astronauter undersöker TPS för eventuella skador vid uppstigning

Från de tidiga rymdfärjemissionerna använde NASA NORAD -rymdövervakningsfunktioner för att bedöma pendelbanans banor för skräp. På 1980 -talet använde detta en stor andel av NORAD -kapaciteten. Den första manövern för att undvika kollisioner inträffade under STS-48 i september 1991, en bränning på sju sekunder för att undvika skräp från den nedlagda satelliten Kosmos 955 . Liknande manövrar inleddes på uppdrag 53, 72 och 82.

En av de tidigaste händelserna för att offentliggöra skräpproblemet inträffade på Space Shuttle Challengers andra flygning, STS-7 . En färgfärg träffade dess främre fönster och skapade en grop över 1 mm (0,04 tum) bred. På STS-59 1994 lades Endeavors främre fönster ungefär hälften av dess djup. Mindre skräp påverkade från 1998.

Fönsterhuggning och mindre skador på värmeskyddsplattor (TPS) var redan vanliga på 1990 -talet. Shuttle flögs senare med svansen först för att ta en större andel av skräpbelastningen på motorerna och bakre lastrummet, som inte används i omloppsbana eller under nedstigning, och därmed är mindre kritiska för drift efter lansering. När de flyger anslutna till ISS vändes de två anslutna rymdfarkosterna runt så att den bättre rustade stationen skyddade orbitern.

Rymdfärjan Endeavour hade stor inverkan på radiatorn under STS-118 . Ingångshålet är cirka 5,5 mm (0,22 tum) och utgångshålet är dubbelt så stort.

En NASA -studie från 2005 drog slutsatsen att skräp stod för ungefär hälften av den totala risken för pendeln. Beslutet Executive-nivå för att fortsätta krävdes om katastrofala följder var likelier än 1 200. En vanlig (låg omloppsbana) uppdrag till ISS risken var ungefär 1 på 300, men Hubbleteleskopet reparationsuppdrag flögs vid högre omlopps höjd på 560 km (350 mi) där risken initialt beräknades till en 1-i-185 (delvis beroende på satellitkollisionen 2009 ). En ny analys med bättre antal skräp minskade den uppskattade risken till 1 av 221, och uppdraget gick vidare.

Skräpincidenter fortsatte vid senare Shuttle -uppdrag. Under STS-115 år 2006 ett fragment av kretskort borrade ett litet hål genom radiatorpanelerna i Atlantis ' s lastrum. På STS-118 år 2007 skräp blåste en kula liknande hål genom Endeavor " s radiator panel.

Mir

Påverkansförslitning märktes på Mir , den sovjetiska rymdstationen, eftersom den förblev i rymden under långa perioder med sina ursprungliga solpanelpaneler.

Skräp påverkan på Mir 's solpaneler försämras deras prestanda. Skadan märks mest på panelen till höger, som vetter mot kameran med hög kontrast. Omfattande skador på den mindre panelen nedan beror på påverkan med ett Progress -rymdfarkoster.

Internationell rymdstation

ISS använder också Whipple -skärmning för att skydda dess inre från mindre skräp. Dock kan yttre delar (särskilt solpaneler ) inte skyddas enkelt. 1989 förutspåddes ISS -panelerna att försämra cirka 0,23% på fyra år på grund av "sandblästring" -effekten av stötar med små orbitalrester. En undvikande manöver utförs vanligtvis för ISS om "det finns en större än en av 10 000 chans för ett skräpstrejk". Från och med januari 2014 har det varit sexton manövrar under de femton år som ISS hade varit i omloppsbana. År 2019 hade över 1 400 meteoroid- och orbitalrester (MMOD) registrerats på ISS.

Som en annan metod för att minska risken för människor ombord bad ISS: s operativa ledning besättningen att skydda sig i Soyuz vid tre tillfällen på grund av sena skräpvarningar. Förutom de sexton thruster avfyrningarna och tre Soyuz-kapsel skydd order, ett försök manöver inte avslutades på grund av att inte ha flera dagars varning som krävs för att ladda upp manöver tidslinjen till stationens dator. En händelse i mars 2009 involverade skräp som tros vara en 10 cm (3,9 tum) bit av Kosmos 1275 -satelliten. Under 2013 gjorde ISS -driftsledningen ingen manöver för att undvika skräp efter att ha gjort rekord fyra skräpmanövrar året innan.

Kesslers syndrom

Kesslers syndrom, som föreslogs av NASA -forskaren Donald J. Kessler 1978, är ett teoretiskt scenario där föremålens densitet i låg jordbana (LEO) är tillräckligt hög för att kollisioner mellan objekt kan orsaka en kaskadeffekt där varje kollision genererar rymdskräp vilket ökar sannolikheten för ytterligare kollisioner. Han teoretiserade vidare att en implikation om detta skulle inträffa är att fördelningen av skräp i omloppsbana kan göra rymdaktiviteter och användning av satelliter i specifika omloppsområden ekonomiskt opraktiska under många generationer.

Tillväxten i antalet objekt till följd av studierna från slutet av 1990-talet väckte debatt i rymdsamhället om problemets art och de tidigare fruktansvärda varningarna. Enligt Kesslers avledning från 1991 och 2001 -uppdateringar bör LEO -miljön i 1000 km (620 mi) höjdintervall vara kaskad. Men bara en stor satellitkollision har inträffat: satellitkollisionen 2009 mellan Iridium 33 och Cosmos 2251. Bristen på uppenbar kortsiktig kaskad har lett till spekulationer om att de ursprungliga uppskattningarna överskattade problemet. Enligt Kessler 2010 kanske en kaskad dock inte är uppenbar förrän den är långt framme, vilket kan ta år.

På jorden

Saudiska tjänstemän inspekterar en kraschad PAM-D-modul i januari 2001.

Även om de flesta skräp brinner upp i atmosfären kan större skräpobjekt nå marken intakt. Enligt NASA har i genomsnitt ett katalogiserat skräp fallit tillbaka till jorden varje dag under de senaste 50 åren. Trots deras storlek har det inte skett några betydande egendomsskador från skräpet. Att brinna upp i atmosfären kan också bidra till luftföroreningar.

Anmärkningsvärda exempel på rymdskräp som faller till jorden och påverkar människoliv inkluderar:

• 1969: fem sjömän på ett japanskt fartyg skadades när rymdskräp från vad man trodde var en sovjetisk rymdfarkost träffade deras båt.
• 1978 Den sovjetiska spaningssatelliten Kosmos 954 kom in igen i atmosfären över nordvästra Kanada och spred radioaktivt skräp över norra Kanada, några av skräp som landade i Great Slave Lake.
• 1979 delar av Skylab kom ner över Australien, och flera bitar landade i området runt Shire of Esperance, som böter NASA $ 400 för nedskräpning.
• 1987 en 7-fots remsa av metall från den sovjetiska Kosmos 1890- raketen landade mellan två hem i Lakeport, Kalifornien, utan att skada;
• 1997: en kvinna i Oklahoma, Lottie Williams, träffades utan skador i axeln av en 10 cm × 13 cm bit av svartnat, vävt metalliskt material som bekräftades som en del av drivmedelstanken i en Delta II -raket som sjösatte en US Air Force -satellit året innan.
• 2001: en Star 48 Payload Assist Module (PAM-D) raket övre scenen återinträdde i atmosfären efter ett "katastrofalt orbitalförfall", som kraschade i den saudiarabiska öknen. Den identifierades som raketten i översta steget för NAVSTAR 32 , en GPS- satellit som lanserades 1993.
• 2002: 6 -åriga pojken Wu Jie blev den första personen som skadades av direkt påverkan från rymdskräp. Han fick en tåbrott och en svullnad i pannan efter att ett block av aluminium, 80 centimeter med 50 centimeter och vägde 10 kilogram från det yttersta skalet på Resource Second Satellite slog honom när han satt under ett persimmonträd i Shaanxi -provinsen i Kina .
• 2003: Columbia -katastrof , stora delar av rymdfarkosten nådde marken och hela utrustningssystem förblev intakta. Mer än 83 000 stycken, tillsammans med resterna av de sex astronauterna, återfanns i ett område från tre till 10 miles runt Hemphill i Sabine County, Texas. Fler bitar hittades i en linje från västra Texas till östra Louisiana, med den västligaste delen hittades i Littlefield, TX och den östligaste hittades sydväst om Mora, Louisiana. Skräp hittades i Texas, Arkansas och Louisiana. I sällsynta fall av egendomsskada krossade en fotlång metallfäste genom taket på ett tandläkarkontor. NASA varnade allmänheten för att undvika kontakt med skräpet på grund av den möjliga förekomsten av farliga kemikalier. 15 år efter misslyckandet skickade människor fortfarande in bitar med den senaste, från februari 2018, som hittades våren 2017.
• 2007: luftburna skräp från en rysk spionsatellit sågs av piloten på ett LAN Airlines Airbus A340 som transporterade 270 passagerare medan de flög över Stilla havet mellan Santiago och Auckland . Skräp rapporterades inom 9,3 kilometer från flygplanet.
• 2020: Det tomma kärnstadiet i en Long March-5B-raket gjorde ett okontrollerat återinträde-det största föremålet att göra det sedan Sovjetunionens 39 ton Salyut-7 rymdstation 1991-över Afrika och Atlanten och en 12- meter långt rör som härstammar från raketen kraschade in i byn Mahounou i Elfenbenskusten.
• 2021: en andra etapp av Falcon 9 gjorde ett okontrollerat återinträde över staten Washington den 25 mars och producerade en allmänt sett "ljusshow". Ett tryckkärl med kompositöverpackning överlevde återinträdet och landade på en gård.

Spårning och mätning

Spårning från marken

Radar och optiska detektorer som lidar är de viktigaste verktygen för att spåra skräp i rymden. Även om föremål under 10 cm (4 tum) har minskad orbitalstabilitet kan skräp så små som 1 cm spåras, men det är svårt att bestämma banor för att möjliggöra förvärv. De flesta skräp förblir obemärkta. Den NASA Orbital Debris observations spåras rymdskrot med en 3 m (10 ft) vätskespegel transit teleskop . FM -radiovågor kan upptäcka skräp efter att ha reflekterat dem på en mottagare. Optisk spårning kan vara ett användbart system för tidig varning på rymdfarkoster.

Den amerikanska Strategic Command håller en katalog av kända omloppsbanor föremål, med användning av markbaserad radar och teleskop, och en rymdbaserad teleskop (ursprungligen att skilja från fientliga missiler). 2009 års upplaga listade cirka 19 000 objekt. Andra data kommer från ESA Space Debris Telescope , TIRA , Goldstone , Haystack och EISCAT radar och Cobra Dane- fasad radar, som ska användas i skräpmiljömodeller som ESA Meteoroid och Space Debris Terrestrial Environment Reference (MASTER).

Mätning i rymden

Den Exposure Facility Long Duration (LDEF) är en viktig källa till information om små partiklar rymdskrot.

Hårdvara för returutrymme är en värdefull informationskälla om riktningsfördelningen och sammansättningen av (sub-millimeter) skräpflöde. Den LDEF satellit används av missions STS-41-C Challenger och hämtas av STS-32 Columbia bringade 68 månader i omloppsbana för att samla skräp data. Den EURECA satellit, som sköts av STS-46 Atlantis i 1992 och hämtas av STS-57 Endeavour i 1993, användes också för skräp studie.

De solpaneler av Hubble returnerades av uppdrag STS-61 strävan och STS-109 Columbia och nedslagskratrar studerats av ESA för att validera sina modeller. Material som returnerats från Mir studerades också, särskilt Mir Environmental Effects Payload (som också testade material avsett för ISS).

Gabbard -diagram

Ett skräpmoln som härrör från en enda händelse studeras med spridningsdiagram som kallas Gabbard -diagram, där perigee och apogee av fragment plottas med avseende på deras omloppsperiod . Gabbard -diagram över det tidiga skräpmolnet före effekterna av störningar, om data fanns tillgängliga, rekonstrueras. De innehåller ofta data om nyligen observerade, ännu okatalogiserade fragment. Gabbard -diagram kan ge viktig inblick i funktionerna i fragmenteringen, riktningen och påverkanspunkten.

Hanterar skräp

I genomsnitt har cirka ett spårat objekt per dag fallit ur omloppsbana under de senaste 50 åren, i genomsnitt nästan tre objekt per dag vid maximal sol (på grund av uppvärmning och expansion av jordens atmosfär), men en ungefär var tredje dag kl. solminimum , vanligtvis fem och ett halvt år senare. Förutom naturliga atmosfärseffekter har företag, akademiker och statliga myndigheter föreslagit planer och teknik för att hantera rymdskräp, men i november 2014 är de flesta av dessa teoretiska och det finns ingen existerande affärsplan för minskning av skräp.

Ett antal forskare har också observerat att institutionella faktorer- politiska, juridiska, ekonomiska och kulturella "spelregler"-är det största hindret för sanering av rymden nära jorden. Det finns inget kommersiellt incitament, eftersom kostnader inte tilldelas förorenare , men ett antal förslag har lagts fram. Effekterna hittills är dock begränsade. I USA har regeringsorgan anklagats för att åsidosätta tidigare åtaganden för att begränsa skräptillväxt, ”än mindre tackla de mer komplexa frågorna om att ta bort orbitalrester”. De olika metoderna för att ta bort rymdskräp har utvärderats av Space Generation Advisory Council , inklusive den franska astrofysikern Fatoumata Kébé .

Tillväxtreducering

Rymd densitet av LEO rymdskräp efter höjd, enligt 2011 en NASA -rapport till FN: s kontor för yttre rymdfrågor

Rumslig täthet av rymdskräp efter höjd enligt ESA MASTER-2001, utan skräp från den kinesiska ASAT och 2009-kollisionshändelser

Från och med 2010-talet genomförs vanligtvis flera tekniska tillvägagångssätt för att mildra tillväxten av rymdskräp, men det finns ingen övergripande rättslig regim eller kostnadsöverföringsstruktur för att minska rymdskräp på det sätt som markföroreningar har minskat sedan mitten av 20-talet århundrade.

För att undvika överdriven skapande av konstgjorda rymdskräp, sänds många-men inte alla-satelliter som lanserades till en bana över jordens låga inledningsvis in i elliptiska banor med perigeer inne i jordens atmosfär så att banan snabbt förfaller och satelliterna förstör sig sedan komma in i atmosfären igen. Andra metoder används för rymdfarkoster i högre banor. Dessa inkluderar passivering av rymdfarkosten i slutet av dess livslängd; liksom användningen av övre steg som kan regenera för att bromsa upp scenen för att avsiktligt deorbitera den, ofta på den första eller andra omloppsbana efter nyttolastfrigörelse; satelliter som kan, om de förblir friska i flera år, deorbitera sig från de nedre banorna runt jorden. Andra satelliter (som många CubeSats) i låga banor under cirka 400 km (250 mi) orbitalhöjd beror på de energiabsorberande effekterna av den övre atmosfären för att på ett tillförlitligt sätt omorbitera ett rymdskepp inom veckor eller månader.

Allt fler spenderade övre steg i högre banor-banor för vilka låga delta-v deorbit inte är möjlig, eller inte är planerad för-och arkitekturer som stöder satellitpassivering, vid livets slut passiveras vid livets slut. Detta tar bort all intern energi som finns i fordonet i slutet av sitt uppdrag eller livslängd. Även om detta inte tar bort skräp från det nu nedlagda raketstadiet eller själva satelliten, minskar det avsevärt sannolikheten för att rymdfarkosten förstörs och skapar många mindre bitar av rymdskräp, ett fenomen som var vanligt i många av de tidiga generationerna i USA och Sovjetiska rymdfarkoster.

Överstegspassivering (t.ex. av Delta -boosters ) genom att släppa kvar drivgaser minskar skräp från orbitalexplosioner; men även så sent som 2011 implementerar inte alla övre etapper denna praxis. SpaceX använde termen "framdrivande passivering" för den sista manövern under deras sex timmar långa demonstrationsuppdrag ( STP-2 ) i Falcon 9 andra etappen för US Air Force 2019, men definierade inte vad allt det begreppet omfattade.

Med en "en-upp, en-ned" -policy för lanseringstillstånd för jordens banor, skulle uppskjutare träffa, fånga upp och avbana en nedlagd satellit från ungefär samma orbitalplan. En annan möjlighet är robot tankning av satelliter. Experiment har flugits av NASA, och SpaceX utvecklar storskalig teknik för överföring av drivmedel för omloppsbana.

Ett annat tillvägagångssätt för att minska skräp är att uttryckligen utforma uppdragsarkitekturen för att alltid lämna raketets andra etapp i en elliptisk geocentrisk bana med en lågperige , vilket säkerställer snabba orbitalförfall och undviker långsiktigt orbitalt skräp från förbrukade raketkroppar. Sådana uppdrag kommer ofta att slutföra placeringen av nyttolast i en sista omlopp genom användning av lågdriven elektrisk framdrivning eller med hjälp av ett litet sparksteg för att cirkulera omloppsbanan. Själva kicksteget kan vara utformat med den överdrivna drivmedelsförmågan för att kunna självdeorbitera.

Självborttagning

Även om ITU kräver att geostationära satelliter flyttar till en kyrkogård i slutet av sina liv, skyddar de utvalda orbitalområdena inte tillräckligt med GEO -körfält från skräp. Rakettstadier (eller satelliter) med tillräckligt med drivmedel kan göra en direkt, kontrollerad omloppsbana, eller om detta skulle kräva för mycket drivmedel kan en satellit föras till en bana där atmosfäriskt drag skulle få den att slutligen kretsa. Detta gjordes med den franska Spot-1-satelliten , vilket reducerade dess atmosfäriska återinträdstid från 200 år till cirka 15 genom att sänka höjden från 830 km (516 mi) till cirka 550 km (342 mi).

De Iridium konstellation -95 kommunikationssatelliter som lanserats under femårsperioden mellan 1997 och 2002-innehåller en uppsättning datapunkter på gränserna för själv borttagning. Satellitoperatören- Iridium Communications- förblev i drift (om än med företagsnamnbyte genom företagskonkurs under perioden) under satelliternas liv i två decennier och hade i december 2019 "slutförvarat det sista av sina 65 arbetsplatser äldre satelliter. " Denna process lämnade dock nästan en tredjedel av massan av denna konstellation (30 satelliter, 20 400 kg materiel) i LEO-banor på cirka 700 km (430 mi) höjd, där självförfallet är ganska långsamt. 29 av dessa satelliter misslyckades helt enkelt under sin tid i omloppsbana och kunde därför inte självdeorbitera, medan en- Iridium 33- var inblandad i satellitkollisionen 2009 med den nedlagda ryska militären Kosmos-2251 satellit. Ingen plan B -plan var avsedd för avlägsnande av satelliter som inte kunde ta bort sig själva. Men 2019 sa Iridiums vd Matt Desch att Iridium skulle vara villig att betala ett företag för avlägsnande av skräp för att deorbitera sina kvarvarande första generationens satelliter om det var möjligt för en tillräckligt låg kostnad, säg " 10 000 US $ per deorbit, men [han] erkände att priset sannolikt skulle ligga långt under vad ett skräpavlägsnande företag realistiskt skulle kunna erbjuda. ”Du vet vid vilken tidpunkt [det är] en bra idé, men [jag] förväntar mig att kostnaden verkligen är i miljoner eller tiotals miljoner, till vilket pris jag vet att det inte är vettigt ' "

Passiva metoder för att öka orbitalförfallshastigheten för rymdskeppsrester har föreslagits. Istället för raketer kunde en elektrodynamisk fästning fästas vid en rymdfarkost vid uppskjutning; vid slutet av sin livstid skulle bandet rullas ut för att bromsa rymdfarkosten. Andra förslag inkluderar en boostersteg med en segelliknande infästning och ett stort, tunt, uppblåsbart ballongkuvert.

Extern borttagning

En mängd olika tillvägagångssätt har föreslagits, studerats eller låtit bygga undersystem för att använda andra rymdfarkoster för att ta bort befintliga rymdskräp. Ett konsensus av talare vid ett möte i Bryssel i oktober 2012, organiserat av Secure World Foundation (en amerikansk tankesmedja) och French International Relations Institute, rapporterade att avlägsnande av det största skräpet skulle krävas för att förhindra att risken för rymdfarkoster blir oacceptabel inom överskådlig framtid (utan tillägg till inventeringen av döda rymdfarkoster i LEO). Hittills under 2019 har kostnader för borttagning och juridiska frågor om ägande och behörighet att ta bort nedlagda satelliter försvårat nationella eller internationella åtgärder. Nuvarande rymdlag behåller ägandet av alla satelliter med sina ursprungliga operatörer, även skräp eller rymdfarkoster som är nedlagda eller hotar aktiva uppdrag.

Från och med 2006 är kostnaden för någon av de föreslagna metoderna för extern borttagning ungefär densamma som att skjuta upp en rymdfarkost och, enligt NASA: s Nicholas Johnson, inte kostnadseffektiv.

Detta började förändras i slutet av 2010-talet, eftersom vissa företag planerade att börja göra extern borttagning på sina satelliter i mitten av LEO-banor. Till exempel planerade OneWeb att använda självborttagning ombord som "plan A" för satellitdeorbitering vid livets slut, men om en satellit inte kunde ta bort sig själv inom ett år efter livets slut skulle OneWeb implementera "plan B" och skicka en återanvändbar rymdfarkost (multitransportuppdrag) för att fästa vid satelliten vid ett redan inbyggt fångmål via en griparmatur, som ska bogseras till en lägre bana och släppas för återinträde.

Fjärrstyrda fordon

En välstuderad lösning använder ett fjärrstyrt fordon för att träffa, fånga och returnera skräp till en centralstation. Ett sådant system är Space Infrastructure Servicing , ett kommersiellt utvecklat tankningsdepå och servicefartyg för kommunikationssatelliter i geosynkron bana som ursprungligen var planerad för en lansering 2015. SIS skulle kunna "skjuta döda satelliter till kyrkogårdens banor." Den avancerade Common Evolved Stage familj övre steg är utformad med en hög överblivna-drivmarginal (för förfallna avskiljning och de omloppsbana) och in-utrymme tankning kapacitet för höga delta-v som krävs för att de-bana tunga föremål från geostationära satelliter . En drag-liknande satellit för att dra skräp till en säker höjd för att den ska brinna upp i atmosfären har undersökts. När skräp identifieras skapar satelliten en skillnad i potential mellan skräpet och sig själv och använder sedan dess thruster för att flytta sig själv och skräpet till en säkrare bana.

En variant av detta tillvägagångssätt är att det fjärrstyrda fordonet ska träffa skräp, fånga det tillfälligt för att fästa en mindre omloppssatellit och dra skräpet med en fästning till önskad plats. "Moderfartyget" skulle sedan bogsera skräp-litet-kombinationen för atmosfäriskt inträde eller flytta det till en kyrkogård. Ett sådant system är den föreslagna Busek ORbital DEbris Remover (ORDER) , som skulle bära över 40 SUL (satellit på navelsträngen) avloppsbana satelliter och drivmedel som är tillräckliga för deras avlägsnande.

Cleanspace One

Den 7 jan 2010 Star, Inc. rapporterade att det fått ett kontrakt från Space och Naval Warfare Systems Command för en förstudie av elektro Debris Eliminator (Edde) propellantless rymdfarkoster för rymd avlägsnande av skräp. I februari 2012 tillkännagav Swiss Space Center vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne projektet Clean Space One, ett nanosatellitdemonstrationsprojekt för att matcha omloppsbana med en nedlagd schweizisk nanosatellit, fånga den och kretsa tillsammans. Uppdraget har sett flera utvecklingar för att nå en pac-man inspirerad fångstmodell. År 2013 studerades Space Sweeper with Sling-Sat (4S), en grappling-satellit som fångar upp och kastar ut skräp.

I december 2019 tilldelade European Space Agency det första kontraktet för att sanera rymdskräp. Det uppdrag på 120 miljoner euro som kallas ClearSpace-1 (en spinoff från EPFL-projektet) är planerat att starta år 2025. Det syftar till att ta bort en 100 kg VEga sekundär nyttolastadapter (Vespa) som lämnas av Vega flyg VV02 på 800 km (500 mi) ) bana 2013. En "chaser" tar tag i skräpet med fyra robotarmar och drar ner det till jordens atmosfär där båda kommer att brinna upp.

Lasermetoder

Den laser kvast använder en markbaserad laser för att avlägsna framsidan av skräp, som producerar en raket-liknande dragkraft som saktar objektet. Med fortsatt applicering skulle skräpet falla tillräckligt för att påverkas av atmosfäriskt drag. Under slutet av 1990-talet var det amerikanska flygvapnets Project Orion en laser-kvastdesign. Även om en testbäddsenhet var planerad att lanseras på en rymdfärja 2003, begränsade internationella avtal som förbjuder kraftfulla lasertester i omloppsbanan användningen till mätningar. Space Shuttle Columbia -katastrofen 2003 skjöt upp projektet och enligt Nicholas Johnson, chefsvetare och programchef för NASA: s Orbital Debris Program Office, "Det finns massor av små gotchas i Orions slutrapport. Det finns en anledning till varför det har suttit på hyllan i mer än ett decennium. "

Drivkraften av laserstrålefotoner kan direkt ge en dragkraft på skräp är tillräckligt för att flytta skräp i nya banor ur vägen av arbets satelliter. NASA -forskning 2011 indikerar att avfyrning av en laserstråle mot en bit rymdskräp kan ge en impuls på 1 mm (0,039 tum) per sekund och att hålla lasern på skräpet några timmar per dag kan förändra kursen med 200 m (660 fot) per dag. En nackdel är potentialen för materialnedbrytning; energin kan bryta sönder skräpet, vilket ökar problemet. Ett liknande förslag placerar lasern på en satellit i sol-synkron bana , med hjälp av en pulserad stråle för att skjuta satelliter till lägre banor för att påskynda deras återinträde. Ett förslag om att ersätta lasern med en Ion Beam Shepherd har gjorts, och andra förslag använder en skummande boll av aerogel eller en spray av vatten, uppblåsbara ballonger, elektro tjuder , electroadhesion , och engagerade antisatellitvapen.

Nät

Den 28 februari 2014 lanserade Japans Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) en test "rymdnät" satellit. Lanseringen var endast ett operativt test. I december 2016 skickade landet en rymdskrotsamlare via Kounotori 6 till ISS genom vilken JAXA -forskare experimenterar med att dra skräp ur bana med hjälp av en fästning. Systemet misslyckades med att förlänga en 700-meters fästning från ett rymdstationsförsörjningsfordon som återvände till jorden. Den 6 februari förklarades uppdraget som ett misslyckande och ledande forskare Koichi Inoue sa till reportrar att de "tror att bandet inte släpptes".

Sedan 2012 har European Space Agency arbetat med att utforma ett uppdrag för att ta bort stora rymdskräp från omloppsbana. Uppdraget, e.Deorbit , är planerat att sjösättas under 2023 med målet att ta bort skräp som är tyngre än 4000 kilo (8 800 lb) från LEO. Flera fångsttekniker studeras, inklusive ett nät, en harpun och en kombinationsrobotarm och klämmekanism.

Harpun

Den RemoveDEBRIS uppdragsplanen är att testa effekten av flera ADR teknik på falska mål i låg omloppsbana runt jorden . För att slutföra sina planerade experiment är plattformen utrustad med ett nät, en harpun, ett laseravståndsinstrument, en dragsail och två CubeSats (miniatyrforskningssatelliter). Uppdraget lanserades den 2 april 2018.

Nationell och internationell reglering

Det finns inget internationellt fördrag som minimerar rymdskräp. Men FN: s kommitté för fredlig användning av yttre rymden (COPUOS) publicerade frivilliga riktlinjer under 2007, med hjälp av olika tidigare nationella reglerings försök att utveckla standarder för skräp lindring. Från och med 2008 diskuterade kommittén internationella ”vägregler” för att förhindra kollisioner mellan satelliter. År 2013 fanns det ett antal nationella rättsregimer, vanligtvis instanserade i de lanseringslicenser som krävs för en lansering i alla rymdfärdande nationer .

USA utfärdade en uppsättning standardpraxis för civila ( NASA ) och militära ( DoD och USAF ) orbital-skräpreducering 2001. Standarden föreslog bortskaffande för slutliga missionsbanor på ett av tre sätt: 1) atmosfärisk återkomst där även med "konservativa prognoser för solaktivitet, atmosfäriskt drag kommer att begränsa livslängden till högst 25 år efter uppdraget slutförts. " 2) manövrera till en "lagringsbana:" flytta rymdfarkosten till en av fyra mycket breda parkeringsbanaområden (2 000–19 700 km (1 200–12 200 mi), 20 700–35 300 km (12 900–21 900 mi), över 36 100 km (22 400) mi), eller ur jordens omloppsbana helt och in i en heliocentrisk bana ; 3) "Direkt hämtning: Hämta strukturen och ta bort den från omloppsbana så snart det är praktiskt möjligt efter uppdraget." Standarden som är formulerad i alternativ 1, som är standarden som gäller för de flesta satelliter och övergivna övre etapper som lanserats, har blivit känd som "25-årsregeln". USA uppdaterade ODMSP i december 2019, men gjorde ingen ändring av 25-årsregeln trots att "[m] någon i rymdsamhället anser att tidsramen bör vara mindre än 25 år." Det råder dock ingen enighet om vad en ny tidsram kan vara.

År 2002 arbetade European Space Agency (ESA) med en internationell grupp för att utfärda en liknande uppsättning standarder, även med en "25-årsregel" som gäller för de flesta jordbana satelliter och övre etapper. Rymdorganisationer i Europa började utveckla tekniska riktlinjer i mitten av 1990-talet, och ASI , UKSA , CNES , DLR och ESA undertecknade en "europeisk uppförandekod" 2006, som var en föregångare till ISO: s internationella standardarbete som skulle börja det följande året. Under 2008 utvecklade ESA vidare "egna" krav på rymdskrotbegränsning för agenturprojekt "som" trädde i kraft den 1 april 2008. "

Tyskland och Frankrike har lagt ut obligationer för att skydda fastigheten från skräpskador. Alternativet "direkt hämtning" (alternativ nr 3 i USA "standardpraxis" ovan) har sällan gjorts av någon rymdfärdande nation (undantag, USAF X-37 ) eller kommersiell aktör sedan de tidigaste dagarna av rymdflygning på grund av kostnaden och komplexiteten för att uppnå direkt hämtning, men ESA har planerat ett demonstrationsuppdrag 2025 (Clearspace-1) för att göra detta med en enda liten 100 kg (220 lb) nedlagt övre etapp till en beräknad kostnad på 120 miljoner euro, inklusive lanseringskostnaderna.

År 2006 hade den indiska rymdforskningsorganisationen (ISRO) utvecklat ett antal tekniska medel för att minska skräp (passivering i översta stadiet, drivmedel reserver för förflyttning till kyrkogårdens banor, etc.) för ISRO -uppskjutningsfordon och satelliter, och bidrog aktivt till inter -samordning av organskrot och insatser från FN: s COPUOS -kommitté.

2007 började ISO utarbeta en internationell standard för begränsning av rymdskräp. År 2010 hade ISO publicerat "en omfattande uppsättning standarder för rymdsystemsteknik som syftar till att mildra rymdskräp. [Med primära krav] definierade i högsta standarden ISO 24113. " År 2017 var standarderna nästan fullständiga. Dessa standarder är dock inte bindande för någon part av ISO eller någon internationell jurisdiktion. De är helt enkelt tillgängliga för användning på olika frivilliga sätt. De "kan antas frivilligt av en rymdfarkosttillverkare eller operatör, eller sättas i kraft genom ett kommersiellt avtal mellan en kund och leverantör, eller användas som grund för att upprätta en uppsättning nationella bestämmelser om begränsning av rymdskräp".

Den frivilliga ISO-standarden antog också "25-årsregeln" för den "LEO-skyddade regionen" under 2000 km (1200 mi) höjd som tidigare (och fortfarande används från och med 2019) använts av USA, ESA och FN begränsande standarder och identifierar det som "en övre gräns för den tid som ett rymdsystem ska förbli i omloppsbana efter att uppdraget är slutfört. Helst bör tiden för deorbit vara så kort som möjligt (dvs. mycket kortare än 25 år ) ".

Holger Krag från European Space Agency uppger att det från 2017 inte finns något bindande internationellt regelverk utan några framsteg på respektive FN -organ i Wien.

I populärkulturen

Fram till världens ände (1991) är ett franskt sci-fi-drama som utspelar sig i bakgrunden av en out-of-control indisk kärnkraftssatellit, som förutspås komma in i atmosfären igen och hotar stora befolkade områden på jorden.

I Planetes , en japansk hård science fiction-manga (1999-2004) och anime (2003-2004), kretsar historien om besättningen på ett rymdavfallssamlingsfartyg år 2075.

Gravity , en överlevnadsfilm från 2013 regisserad av Alfonso Cuaron , handlar om en katastrof på ett rymduppdrag orsakat av Kesslers syndrom .

I säsong 1 av Love, Death & Robots (2019), avsnitt 11, "Helping Hand", kretsar kring en astronaut som träffas av en skruv från rymdskräp som slår henne av en satellit i omloppsbana.

Se även

Referenser

Anteckningar

Bibliografi

Vidare läsning

externa länkar