¿Satélites arponeros? ¿Es esta realmente la mejor manera de controlarlos?

Esta respuesta responde a la pregunta del título "¿Arponear satélites? ¿Es esta realmente la mejor manera de controlarlos?".

He estudiado este problema, la respuesta es "no", según este razonamiento:

1. todos los satélites tienen puntos duros adecuados desde el lanzamiento, generalmente en forma de un anillo adaptador de vehículo de lanzamiento
2. un arpón creará desechos secundarios incluso en un enfrentamiento exitoso en forma de materia liberada por el impacto en la superficie. También es probable que cualquier mala conexión implique una liberación secundaria de escombros. Por supuesto, cualquier demostración orbital mostrará que no hay desechos rastreables porque son demasiado pequeños, pero como todos sabemos, eso anula completamente el objetivo, ya que habría cambiado un solo peligro conocido por una nube de peligros imposibles de rastrear.
3. el movimiento dinámico de cualquier par de vehículos en órbita es complejo desde el tiempo que transcurre entre la primera punta hasta la rigidez, el arpón no ofrece ningún beneficio y un tiempo peor (más largo) aquí, ya que debe enrollarse y llevarse a un estado controlado conocido .
4. también en ese momento, la correa del arpón corre el riesgo de enredarse en los apéndices y posiblemente causar un daño secundario a medida que el vehículo perseguidor intenta obtener un control total del impulso sobre la pila combinada

Creo que el objetivo tiene que ser mantener los satélites intactos tanto como sea posible, ya que esto mantiene la masa constituyente en la mejor configuración de seguimiento. Como resultado, el énfasis de la salida de órbita realmente tiene que estar en prevenir la liberación secundaria de desechos.

Para abordar la contraparte obvia de mi reclamo (es decir, si los arpones no son "mejores", entonces algo más debe ser mejor), creo que hay un gran espacio de soluciones, disponible en la escala de tiempo, que es significativo para la limpieza de escombros basada en en lo siguiente

• gran captura de granel blando
• movimiento de seguimiento controlado para pequeñas naves espaciales de captura
• brazos robóticos rentables

No creo que el movimiento del anillo adaptador sea significativo a mediano plazo, sin importar la cantidad de apéndices. Puedo ver que si uno mira a través de las rígidas restricciones de "lo que podría calificarse con financiamiento de la agencia el próximo año", entonces uno podría verse impulsado a soluciones como un arpón, aunque no creo que represente un camino de limpieza viable dado el problema de escombros secundarios. Acepto que ayuda con la eliminación de masa de la órbita, y puede parecer rentable en ese sentido, pero al crear desechos ocultos, está almacenando el problema para más adelante.

La misión RemoveDebris es una misión pequeña y de bajo costo para demostrar 4 tecnologías clave necesarias para la eliminación de grandes desechos espaciales (es decir, satélites obsoletos).

Seguramente, las grandes naves espaciales modernas ya tienen varias cosas sólidas a las que aferrarse.

No. Por lo general, los satélites no se construyen para recibir mantenimiento en órbita, por lo que no tienen accesorios que puedan agarrarse de manera confiable mediante un mecanismo tipo garra. La mayor parte de la superficie son paneles planos de aluminio. Los imanes tampoco funcionarán. Las protuberancias (paneles solares, antenas) no están dimensionadas para soportar grandes cargas.

La experiencia con el Shuttle Canadarm y los brazos robóticos de la ISS demuestra que operar un brazo robótico no es fácil. No puede golpear a su objetivo, porque cualquier golpe hará que el objetivo se aleje del brazo. Prácticamente tiene que tener un accesorio de agarre diseñado específicamente para que el brazo se sujete. La mayoría de los satélites actuales no tienen esto.

Si quisiera usar un brazo para apuntar a un gran satélite que está dando vueltas, tendría que hacer maniobras complejas para acercarse lo suficiente al objetivo sin golpear sus paneles solares y otras protuberancias.

Una red tiene que ser muy grande para capturar un gran satélite incl. sus paneles solares.

Un arpón, por el contrario, se puede disparar desde fuera del volumen de barrido del satélite objetivo. Una pequeña nave espacial puede transportar múltiples arpones.

Para controlar el satélite, siempre puedes enrollar el arpón hasta que las dos naves espaciales estén en contacto rígido.

Aquí hay un ejemplo, un satélite basado en Boeing 702:

El cuerpo del satélite consta de 4 paneles rígidos en el exterior, algunos de ellos cubiertos con mantas térmicas. Esos paneles suelen ser de aluminio sólido o panal de aluminio, hechos para soportar el peso del satélite durante el lanzamiento. Estas son las partes más sólidas del satélite.

Para agarrar cualquier parte del satélite con una garra, debes acercarte sin golpear las muchas partes que sobresalen (golpea una y el satélite se alejará flotando). Luego, debe colocar la garra alrededor de un objetivo pequeño con precisión.

El único lugar donde se puede usar una garra de manera confiable es el adaptador de carga útil.

Se puede disparar un arpón desde la distancia a un objetivo grande (casi cualquier lugar en uno de los lados es un objetivo viable) y luego enrollarse en el tiempo libre.