(Esta pregunta no se trata de sacar chatarra de la órbita y reciclarla: consulte las secciones segunda y tercera del texto de la pregunta).
Considere un objeto que no fue diseñado para, o ha perdido su capacidad para realizar, la reentrada atmosférica (por ejemplo: una estación espacial o parte de ella, una nave espacial con propulsión fallida), en órbita alrededor de un planeta. Supongamos ahora que los residentes de la superficie del planeta deciden que es deseable traer el objeto, (casi) intacto, a la superficie.
¿Cuál parecería una forma razonable de lograr esto?
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El escenario relevante es de un futuro cercano, pero posterior al cataclismo: los predecesores de los habitantes de la superficie tenían la capacidad de desplegar una amplia infraestructura en el espacio y realizaron viajes interplanetarios. La tecnología actualmente disponible para la civilización en recuperación en la superficie es reconocible como moderna, tal vez más un par de piezas de artilugios handwavium. Los habitantes de la superficie no son capaces de reproducir el Magical Space Drive™ que permitió los vuelos espaciales comunes para los predecesores, pero sabrían lo suficiente, por ejemplo, para reutilizar un motor de nave espacial recuperado de la órbita para usarlo como fuente de energía.
La restricción en el nivel de tecnología es importante, ya que no tendría sentido si los habitantes de la superficie pudieran, a un costo menor, fabricar cosas en la superficie que sirvieran para el mismo propósito que el salvamento. Esto descarta enviar un buque de carga con capacidad de reingreso, cargar las cosas y luego volarlo hacia abajo. Sin embargo, también se requiere que puedan enviar cosas a una altura suficiente al menos momentáneamente, para que puedan llevar a cabo la operación de salvamento en primer lugar.
Lo más parecido que se me ocurrió fue que alguien se lanzara a sí mismo a la órbita, trayendo consigo módulos propulsores (quizás simples cohetes químicos) que luego se unirían al objetivo y se usarían para desacelerar y comprometerlo a salir de órbita. Sin embargo, no conozco ninguna forma robusta de modificar satélites arbitrarios para permitirles sobrevivir al reingreso.
Información adicional que podría ser relevante:
La operación es rutinaria, pero no necesita ser indefinidamente sostenible. Si es necesario, los habitantes de la superficie pueden hacer uso de las reliquias tecnológicas que se encuentran en la superficie: por ejemplo, gastan un Magical Space Drive para enviar una tripulación, esperando que puedan traer al menos dos Magical Space Drives. Alternativamente, podrían hacer uso de cualquier infraestructura establecida por los predecesores que haya sobrevivido al cataclismo y la subsiguiente falta de mantenimiento y permanezca suficientemente operativa.
Se prefiere que el planeta en sí sea lo más similar posible a la Tierra, pero si el cuello de botella de esta pregunta resulta ser la masa planetaria, la composición atmosférica o algo por el estilo, esos parámetros pueden cambiar.
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Estoy al tanto de varias preguntas que tratan sobre temas relacionados, pero no he podido obtener de esta información una solución completa a la pregunta actual. Los enlaces se dejan aquí como referencia y con el fin de resaltar las diferencias de esta pregunta con otras similares.
Cómo desorbitar de manera eficiente la basura espacial tiene algunas soluciones creativas para desorbitar sin requerir mucha tecnología futurista; sin embargo, la pregunta trata solo sobre la cuestión de sacar la basura espacial de la órbita, permitiendo que se queme en el descenso. La pregunta actual requiere que el objeto fuera de órbita sea devuelto a la superficie casi intacto.
¿Sería la ablación una forma efectiva de redirigir objetos en el espacio? examina una forma alternativa de impartir delta-V, pero de manera similar no trata el tema del reingreso.
¿Cómo puedo atrapar un asteroide? hace la misma pregunta, excepto que apunta a capturar asteroides en lugar de satélites artificiales. Varias soluciones implican destruir el asteroide de antemano para facilitar el transporte, lo cual no es deseable aquí donde los objetos de interés pueden ser artefactos tecnológicos delicados. Otras respuestas sugieren el uso de un ascensor espacial , que no estaría disponible para el nivel de tecnología requerido por esta pregunta. La opción de usar un ascensor construido por los predecesores deja las cuestiones de mantenimiento y operación de un ascensor espacial sin la capacidad de construir uno.
Cómo recolectar y reciclar basura espacial de manera efectiva se ocupa de la recolección y el reciclaje de objetos en órbita, pero se realiza cerca de un cuerpo sin atmósfera y prohíbe explícitamente la salida de órbita. El nivel de tecnología considerado también está mucho más allá de las limitaciones de esta pregunta.
También hay una publicación de xkcd que estoy seguro de que aparecerá en algún momento.
Ingeniero astronáutico aquí, intentaré intentarlo.
Como probablemente debería saber por las preguntas relacionadas que vinculó, capturar y sacar de órbita satélites abandonados incontrolables es extremadamente difícil y costoso, y ha sido un tema de investigación y especulación desde finales de la década de 1960. Para llevarlos a la superficie en una sola pieza, debe lidiar con los siguientes factores:
La captura de desechos orbitales es una ciencia horriblemente compleja, y se han escrito artículos completos de doctorado sobre el tema. Pero en términos simples, necesita una forma de atrapar lo que desea salvar, estabilizarlo de alguna manera para que pueda agarrarlo y luego asegurarlo para volver a entrar. Por lo tanto, su vehículo necesita un suministro de combustible y un conjunto completo de propulsores de maniobra para poder cambiar su órbita a la del objetivo y, una vez que se captura el objetivo, regresar a la órbita de retorno (que puede o no ser la misma como la órbita de lanzamiento). El agarre es un problema real, ya que los satélites abandonados pueden estar girando fuera de control a velocidades relativamente altas. Su vehículo de captura probablemente necesitará algún tipo de sensor para determinar el eje de rotación, y luego deberá maniobrar a lo largo de ese eje para igualar el giro y agarrarlo con una red o un manipulador robótico. Pero luego tienes que reducir la velocidad, sin golpearlo ni perder el control, que no es sencillo. Sus propulsores de maniobra y/o ruedas de reacción necesitarán un control muy fino, y su sistema de guía deberá ser bastante inteligente. Esto no es algo que un humano pueda hacer intuitivamente con un grado razonable de seguridad.
Durante el reingreso, el vehículo viaja tan rápido que la fricción entre su piel y el aire disocia las moléculas de aire, formando un plasma caliente. Esto interrumpe las comunicaciones por radio con el vehículo e imparte un calor tremendo. Sin embargo, manejar el calor del reingreso en realidad no es tan importante como parece a primera vista. El método más común es usar un escudo térmico ablativo, generalmente de cerámica o alguna aleación de Inconel, para proteger su vehículo. Por lo general, estos son desafilados por necesidad por motivos de estabilidad y pueden ser muy grandes (por ejemplo, toda la panza del transbordador espacial era un escudo térmico gigante). Sin embargo, estas cosas son difíciles de hacer y, como puedes imaginar, no hay margen para errores de calidad. Puede reducir potencialmente la cantidad de calor generado en el reingreso utilizando un paracaídas hipersónico oretropropulsión para eliminar la mayor parte de su velocidad antes de llegar a la atmósfera densa, pero estas tecnologías no eliminan completamente el problema.
El hecho de utilizar la resistencia del aire o la retropropulsión para reducir la velocidad significa que se encontrará con un viaje lleno de baches. Necesitas purgar aproximadamente 17,000 mph de velocidad en el menor tiempo posible (para evitar quemarte), por lo que debes desacelerar entre 1 y 5 veces la aceleración de la gravedad, dependiendo de tu trayectoria. El reingreso también imparte mucha sacudida al vehículo, lo que significa vibraciones de muy alta intensidad. La mayoría de las naves espaciales solo pueden manejar altas aceleraciones y vibraciones en direcciones particulares y en configuraciones particulares, por ejemplo, con los paneles solares y las antenas guardadas en la posición plegada. Tendrá que devolver el vehículo a su configuración de lanzamiento o proporcionar un medio para amortiguarlo contra la vibración y la aceleración.
Su vehículo de descenso necesitará un conjunto particular de características aerodinámicas para permanecer estable durante el reingreso. Esto podría tomar la forma de superficies de control aerodinámico como las aletas de rejilla en el Falcon 9, derivarse puramente de la forma de su vehículo, como con las cápsulas Apollo, o involucrar propulsores de gas comprimido. También necesita un sistema de guía que pueda operar de forma aislada del control desde el suelo o cualquier entrada visual; típicamente un sistema inercial que usa giroscopios y/o acelerómetros.
Una vez que eres subsónico, los paracaídas son el método más simple para reducir la velocidad hasta el punto de impacto. Si está apuntando a un aterrizaje en el agua, necesita algunos dispositivos de flotación para evitar hundirse, pero de lo contrario, ya está. Sin embargo, si desea aterrizar en tierra firme, deberá desplegar algún tipo de patas o equipo de aterrizaje (y es posible que deba desechar su escudo térmico para hacerlo) y es posible que necesite paracaídas más grandes o alguna retropropulsión de bajo empuje para hacerlo. dar un aterrizaje más suave.
Dadas las consideraciones anteriores, y el hecho de que este vehículo de reentrada tiene que ser reutilizable, y el punto es recuperar satélites aleatorios para reciclarlos, aquí hay algunas sugerencias que facilitarían mucho el trabajo para sus rescatadores:
Astronautical engineer here¡Lindo! ¡No es frecuente que haya alguien en el campo real para responder preguntas como esta!
sphennings
reyledion
usuario42460
John
usuario42460
John