¿Por qué los cubesats no pueden obtener asistencia gravitatoria de la basura espacial en la órbita terrestre baja?

Tengo una pregunta simple: ¿Por qué la basura espacial que orbita la Tierra no se usa para impulsar la gravedad para lanzar pequeños satélites cúbicos a órbitas más altas oa otros planetas?

Sé que el impulso de gravedad actual y las matemáticas de frenado de gravedad se construyen a partir de soluciones numéricas para el problema de 3 y 4 cuerpos en astrodinámica, pero ¿no se podría hacer algo similar en la órbita terrestre baja entre la basura espacial y un satélite pequeño (tal vez un cubesat o kicksat )?

Según tengo entendido, si el cubesat se lanza en órbita opuesta a la basura espacial, si pasa lo suficientemente cerca de la basura espacial, el cubesat puede obtener un impulso de velocidad masivo (casi 8 km / s) a medida que su órbita cambia por el basura espacial. ¿Me estoy perdiendo de algo? (¿Quizás sobreestimando la influencia gravitatoria de la basura espacial?)

La gravedad de esos pequeños pedazos de basura espacial es terriblemente pequeña, solo el gradiente de gravedad de altitudes orbitales ligeramente diferentes a lo largo de la altura de ellos sería órdenes de magnitud más grandes que la gravedad entre unos pocos kilogramos y un par de cientos de kilogramos. pedazos de basura volando milímetros más allá de cada uno. otro. Caso en cuestión: gravedad de 1 tonelada, objeto de 1 metro de diámetro en un sobrevuelo de 1 mm y gradiente de gravedad a lo largo del mismo objeto a la altitud de la ISS . ¿Quizás tenías algo como esto en mente en su lugar?
Conecté 5500 toneladas (la masa estimada de All The Space Junk) y un radio de 5,5 m (~una esfera de acero sólido de 5500 toneladas) y obtuve 1,2 × 10^-5 m/s^2.

Respuestas (2)

En una pregunta reciente sobre New Horizons , se demostró que el planeta Plutón le dio a NH una asistencia de gravedad de aproximadamente 21 km/h. Ahora, Plutón pesa 10 22 kg. Si tu basura espacial pesa 10 toneladas ( 10 4 kg) (prácticamente la chatarra más grande que existe hoy en día), su influencia gravitatoria sería 22-4 = 10 − 18 veces el tamaño de Plutón, es decir, minutos.
10 − 18 km/h es un femtómetro por hora, o 1/10000 veces el diámetro de un átomo.

New Horizons recorrió un largo camino desde Plutón, por lo que este número podría ser un poco mejor. Si asume, digamos, una diferencia de 100 m, el efecto gravitacional podría ser 5e9 veces más poderoso. Todavía no es mucho, pero algo...
Eso tendría que estar dentro de los 100 m del centro de masa del asistente, no a 100 m de la superficie. Para cualquier objeto masivo, eso significa dentro de él.
Pero 5e9 beneficia mucho a 10e-18.
@PearsonArtPhoto Si NH hubiera rozado la superficie de Plutón, habría estado 11,5 veces más cerca del centro de Plutón. No sé cuánto más fuerte de una asistencia de gravedad le habría dado esto.

Teóricamente, podría hacerse, pero sería muy difícil alinearlo correctamente, con consecuencias muy altas por falla (colisión de los dos objetos), y no haría mucho, si es que algo, para cambiar la velocidad. La masa de basura espacial es tan pequeña que realmente no tendría mucho efecto en la velocidad orbital de dicha basura espacial.

Básicamente, para que esto funcione, se requeriría un satélite mucho más denso de lo que normalmente se encuentra, uno que probablemente sobreviva a la reentrada. Este satélite tendría entonces que estar perfectamente alineado con el satélite receptor. Como casi no hay gravedad en un objeto tan pequeño, cualquier fuerza de impacto sería mínima.

Incluso si tuviera algún objeto masivamente denso, para alinear los dos objetos tendría que usar combustible. Incluso el empuje más pequeño para lograr esto sería casi seguro que sería más de lo que ganaría con la maniobra.

Las asistencias de gravedad solo funcionan con objetos realmente masivos. Los planetas son del tamaño generalmente requerido para que funcione. Las lunas grandes también funcionarán, pero solo un poco. Basura espacial, bueno, cualquier efecto sería extremadamente mínimo.

Ni siquiera es teóricamente posible. Si te acercas lo suficiente a un pedazo de basura espacial para que los efectos gravitatorios sean medibles, la atracción gravitacional sería abrumada masivamente por la repulsión electromagnética.
Si tuviera una pieza lo suficientemente masiva de un objeto, podría hacerse. La repulsión electromagnética realmente no se aplicaría, creo...
La repulsión electromagnética se vuelve bastante sustancial cuando intentas forzar a dos objetos a ocupar el mismo espacio . Además de eso, los efectos atmosféricos de seguimiento en LEO, el viento solar y varios otros efectos pequeños seguirán dominando la gravedad.
Claro, si los enfrenta entre sí, tendrán algunos efectos significativamente negativos. En teoría, solo se podría hacer si tuviera un objeto denso realmente masivo y pasara muy cerca de la superficie. ¿Qué tan denso es un objeto? Tendría que ser la sustancia más densa conocida por el hombre, y mucha. Pero sí, estoy de acuerdo, es básicamente insignificante y realmente no funcionaría en ningún sentido práctico. He añadido algunos detalles para que esto quede más claro.
Creo que el OP tenía en mente verdaderas piezas de basura espacial. Es decir, cosas que en realidad están ahí arriba ahora. No los núcleos de neutronio sobrantes de las etapas de refuerzo de Higgs Drive.
¿Por qué los cubesats no pueden obtener asistencia gravitatoria de la basura espacial en la órbita terrestre baja?
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