Las etapas superiores usadas parecen ser un gran contribuyente a la basura espacial . ¿No sería bastante fácil y barato tener una etapa superior que de alguna manera se fije físicamente en una gran pieza de basura espacial y la empuje hacia la atmósfera, o hacia la órbita del cementerio fuera de GEO? Tarde o temprano, las grandes piezas de basura en órbita chocarán y se fragmentarán en miles de piezas peligrosas, por lo que eliminar una pequeña cantidad de las más masivas debería ser muy útil a largo plazo.
Obviamente, los lanzadores no siempre pueden transportar una carga útil que utilice toda su capacidad. Por lo tanto, a menudo hay lugar para combustible adicional para una pequeña misión secundaria después de que la carga útil se haya insertado en su órbita o trayectoria. Es por eso que existe un mercado para cargas útiles secundarias. Incluso la grúa aérea de Curiosity en Marte tenía 140 kg de combustible sin usar después del aterrizaje. Y Chang'e 5T está recorriendo el espacio cis-lunar después de haber entregado su cápsula de regreso a la Tierra. Las etapas superiores, por supuesto, a menudo terminan sus misiones principales en las órbitas más utilizadas, donde es más importante eliminar los desechos. Generalmente no serían necesarias grandes maniobras. Este concepto podría aplicarse de manera oportunista para lanzamientos con capacidad adicional y en órbitas similares a una gran pieza específica de escombros.
¿Cuáles son los problemas con esto? ¿Es prohibitivo el costo de llenar un cohete hasta el tope? ¿Es peligroso acercarse y agarrar un objeto de escombros muerto que gira, tal vez en realidad corre el riesgo de causar una colisión y un nuevo campo de escombros? ¿O es un problema económico de la tragedia de los comunes que impide incluso las pequeñas inversiones en la eliminación de los desechos espaciales?
El encuentro y el acoplamiento no son un problema trivial: estás hablando de agregar esencialmente una carga útil compleja adicional a la etapa superior. Sensores, control de actitud, comunicaciones y algunos medios para agarrar y aferrarse al probable objetivo una vez que haya llegado allí. Puede encontrar un objetivo de oportunidad que no necesita mucho cambio de avión para acercarse, pero incluso los cambios de avión pequeños son costosos en términos de .
Es un problema desafiante incluso para una nave espacial especialmente diseñada; no estoy seguro de que sea factible como complemento de una etapa superior.
Muchos satélites tienen ventanas de lanzamiento estrechas muy específicas, de algunos minutos por día, cuando se cumplen todas las restricciones para alcanzar la órbita objetivo. Por lo general, tales restricciones no coincidirán bien con un encuentro poco después del lanzamiento a un escombro específico existente. Si el lanzamiento falla (un evento común), la nueva ventana de lanzamiento para la carga útil principal en general no será compatible con un encuentro con el mismo objetivo de escombros. (Las ventanas de lanzamiento a la ISS, por ejemplo, tienen unos pocos minutos de ancho). Una cita de bajo costo de combustible en alguna fecha, posiblemente muchos meses después del lanzamiento, podría ser posible, pero eso significaría la necesidad de que el escenario esté operativo durante tanto tiempo ( lo que significa muchos cambios en el escenario; la mayoría de los escenarios funcionan durante unas pocas horas, no días o semanas).
Y como ya se dijo, casi todos los encuentros han sido con objetivos controlados diseñados pensando en el encuentro, no en vehículos inertes sin motor que dan vueltas.
Como han dicho otros, casi cada parte de esto termina siendo un desafío.
Las reservas de combustible necesarias tanto para lograr el encuentro inicialmente como para moverlo después están lejos de ser triviales. Es la razón por la que los satélites GEO son empujados un poco hacia una órbita de cementerio en lugar de intentar sacarlos de órbita.
Interceptar un objeto descontrolado que se mueve rápidamente tampoco es trivial.
Agarrar un objeto que se mueve rápidamente y potencialmente da vueltas y que no fue diseñado específicamente para ser agarrado está lejos de ser trivial.
La modificación de una segunda etapa para una operación extendida en el espacio está lejos de ser trivial. Debe preocuparse por el almacenamiento de combustible, suponiendo que se utilicen combustibles criogénicos. Es posible que una batería simple ya no sea suficiente, lo que ahora significa paneles solares.
Todo eso ignora el hecho de que la mayoría de los lanzamientos son a GTO (una órbita de transferencia) y no directamente a GEO, por lo que la segunda etapa ni siquiera llega a GEO en primer lugar, lo que aumenta aún más los requisitos de combustible.
Hay un problema muy grande aquí: Rendezvous. Claro, es una maniobra bastante rutinaria con la ISS, pero eso se debe a que, en primer lugar, el cohete se lanza a la órbita correcta. Si el cohete tiene que hacer coincidir las órbitas con su objetivo, eso se vuelve muy costoso (en términos de delta-v) muy rápido.
Además, supongamos que hubiera algo en el lugar correcto con el que pudieran hacer coincidir las órbitas. ¿Qué vas a hacer? ¿Pedirle cortésmente que venga a dar un paseo hasta el fuego? No tienes forma de acoplar el refuerzo al objetivo. Si lo alinea con el centro de masa exacto (¿se sabe siquiera?) y enciende su amplificador, ¿cómo se asegura de que no se caiga? (Tome un bate de béisbol y equilíbrelo en su mano, verticalmente. Difícil, ¿no? Ahora tome otro bate y colóquelo sobre el bate que está balanceando. Finalmente, déle un buen empujón en el aire. --sin que se caiga el segundo bate.)
Ahora, para un remolcador de salida de órbita dedicado, podría hacer algo como arponear el objetivo y arrastrarlo. Dicho remolcador tendría un motor muy pequeño que mantendría la fuerza en algo para lo que esto funcionaría. Sin embargo, estás hablando de la etapa superior. Tomemos la etapa superior del Falcon 9, ya que tuve la oportunidad de hacer algunos cálculos matemáticos hace unos días. Su motor produce 210.000 libras de empuje. Asumiendo que arponeó algo de su propio tamaño, eso significa que la cuerda experimentará 105,000 libras de fuerza, ¡es mejor que la cuerda esté anclada muy bien! ¿Y cuál es la geometría? Si el propulsor está empujando al objetivo, el acoplamiento debe ser lo suficientemente sólido para soportar ese tipo de fuerza sin moverse (¡no simplemente un arpón! ) Si el propulsor está tirando, eso evita el gran problema de equilibrio pero significa que los cables de sujeción se acercan terriblemente al escape del cohete. ¿Puedes decir "derretir"?
Asumiendo que los escombros son lo suficientemente grandes como para recogerlos de una manera significativa, lo cual está lejos de ser siempre el caso (¿alguien tiene copos de pintura a velocidad orbital?), y además de los problemas con las ventanas de lanzamiento, los requisitos delta-v tanto para ajustes orbitales como para encuentro (y para salir de órbita), el encuentro en sí mismo, el acoplamiento y el agarre que ya se han mencionado (solo los quitaré con la mano aquí, remitiendo a las respuestas existentes para discutir cómo los factores anteriores son difíciles), hay una complicación adicional . Llevar la cosa de regreso a la Tierra de manera segura.
Ahora, podría apuntar a un gran estanque de agua y simplemente decirle a la gente que se mantenga fuera del camino a través de los canales apropiados. (Para las aeronaves existen los NOTAM, y estoy seguro de que hay algo similar para las embarcaciones oceánicas.) Estoy seguro de que más de una nave espacial ha sido enviada deliberadamente al Atlántico o al Pacífico. Pero incluso algo así añade complejidad también. Dudo que se conozca perfectamente el estado de una determinada pieza de basura espacial, pero la masa hace un grandiferencia para el manejo de cohetes en un entorno de caída libre/microgravedad. Estar desviado por un pequeño porcentaje de la masa podría desviar fácilmente la quema de su órbita por completo, lo que provocaría que golpeara la Tierra en un lugar muy diferente al que había planeado. Y como alguien señaló en algunas otras respuestas a otra pregunta, la única certeza es que una vez que realice una quemadura de desorbitación, estará en una órbita que se cruza con el suelo de alguna manera, en algún lugar. Mejor espero que no haya nadie en el camino donde eso sucede.
Cazador de ciervos
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LocalFluff
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