¿Toman las agencias espaciales medidas para evitar que las etapas superiores gastadas se conviertan en basura espacial?

He estado jugando mucho al programa espacial Kerbal últimamente. Lancé bastantes misiones "medio fallidas" en las que mi nave llegará a donde se dirige, o muy cerca de él, solo para darme cuenta de que no tiene suficiente poder para regresar. La mayoría de estas misiones ahora son más o menos análogas al problema del mundo real de los satélites disfuncionales o retirados que permanecen en órbita como basura espacial.

Sin embargo, he descubierto que la mayor parte de mi problema con la basura espacial (todavía no es realmente un problema, pero estoy seguro de que eventualmente lo será) no está relacionado con estas misiones. La mayor parte de mi basura espacial proviene de etapas gastadas de cohetes que fueron expulsadas y ahora permanecen en órbita o en trayectorias de salida de Kerbin (el análogo de la Tierra en KSP).

Aquí hay una foto de Kerbin, mirando el polo sur, que muestra muchos de los 65 elementos rastreables actualmente categorizados como "escombros". Todas estas son etapas superiores que se descartaron de misiones anteriores: las sondas y las naves espaciales reales que se pueden volar (aunque quizás sin combustible) se clasifican por separado.

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Al considerar cómo limpiaría este desastre, ahora que obtuve la "Unidad de agarre avanzada" (efectivamente, una gran garra que puedo poner en una nave espacial para agarrar cosas, por ejemplo, para poder bajar cosas de la órbita o re- dirigirlo cuando carezca de su propio poder) Me di cuenta de que cualquier misión que lanzaría para limpiar esta basura probablemente terminaría creando más en el proceso. Después de todo, necesitaría mucho combustible y energía para volver allí en primer lugar, y para moverme una vez que lo esté, y eventualmente terminaría queriendo dejar componentes vacíos en órbita nuevamente. Esto me hizo pensar un poco menos en la limpieza y más en la prevención.

Entonces, me pregunto si esta es una consideración importante en el diseño de naves espaciales del mundo real. ¿Las agencias espaciales del mundo real y los proveedores comerciales hacen algún esfuerzo especial, al diseñar sus cohetes, para asegurarse de que la mayoría de las etapas prescindibles (no solo las reutilizables, como los SRB del transbordador espacial) se devuelvan a la Tierra en lugar de dejarlas en órbita? ¿Se da alguna consideración a las etapas que serían descartadas en una trayectoria de salida de la Tierra? (p. ej., intente que el sol u otro objeto celeste basado en el Sol los capture, en lugar de dejar que vuelen y eventualmente impacten en alguna civilización distante). ¿Existen métodos o tecnologías de diseño comunes que estén destinados específicamente a abordar ¿este problema?

SpaceX saca de órbita muchas de sus etapas superiores, pero estoy seguro de que hay otras...
Los satélites fuera de servicio en órbita geosincrónica se colocan en la " órbita cementerio " un poco más lejos de la Tierra. Pero no sé si esto se hace también para las etapas superiores que ponen los satélites en GEO.
Esto realmente no responde la pregunta, entonces. Además, aunque es interesante saberlo, todavía consideraría los objetos en "órbita de cementerio" como "basura espacial". Si bien puede evitar el problema de impactar dispositivos operativos que orbitan la Tierra a altitudes más comunes, no aborda el problema de saturar el espacio alrededor de la Tierra en general. Estos objetos aún necesitarán ser rastreados y contabilizados cada vez que se envíe una nave espacial en una misión que requiera que pase por el cementerio.
De hecho, es muy poco probable que tenga un problema real de escombros en KSP. En KSP, si dos objetos chocan, explotan y desaparecen. En la vida real, se rompen y/o explotan y crean muchos más desechos.
@Antzi: KSP es incluso menos realista que eso. Como lo demuestra Scott Manley en este video, el sistema de física es tal que los objetos en su mayoría pasan entre sí: youtube.com/watch?v=i0I-wFTMBCk
Aún menos realista: estoy bastante seguro de que las cosas no chocarán en absoluto cuando estén "sobre rieles" (por ejemplo, cuando no estén cerca de la cámara). Pero la precisión de la simulación física de KSP (o, más bien, su falta de ella) no pretende ser parte de esta discusión.

Respuestas (2)

Algunas etapas superiores tempranas mantendrían combustible/oxidante residual en los tanques después de que terminaran. Con el tiempo, explotarían, provocando grandes campos de escombros.

La mayoría de las naciones que pueden lanzar acuerdan ventilar los propulsores de las etapas superiores que permanecen en órbita o tratar de sacarlos de órbita cuando sea factible.

Una etapa superior utilizada para lanzar a GeoSync es mucho más difícil de desorbitar que una etapa superior LEO, como puede imaginar. Pero las etapas superiores a GEO a menudo tienen un apogeo muy alto, con un perigeo bajo, por lo que el perigeo a menudo puede llevarlos de vuelta a través de la atmósfera para volver a entrar.

¿Por qué explotan? ¿El hidrógeno no se evapora lentamente a través de los tanques?
Personalmente, me he preguntado por qué drenan los tanques en lugar de ejecutar una quema casi retrógrada en AP. Para una órbita baja a media, esto se desorbitaría si queda suficiente combustible y, de lo contrario, haría que la desorbitación natural suceda más rápido.

Actualmente, existen requisitos internacionales de la NASA sobre la eliminación de la etapa superior interplanetaria/lunar y cercana a la Tierra. No puedo encontrar una base de datos para todas las etapas superiores cercanas a la Tierra, pero Stratcom (fuerza aérea de EE. UU.) está rastreando toda la basura espacial cerca de la Tierra y advierte a los operadores de naves espaciales de conjunciones inminentes. Aquí hay un documento de ULA (lanzadores atlas y delta) sobre el tema http://www.ulalaunch.com/uploads/docs/Published_Papers/Supporting_Technologies/Orbital_Disposal_of_Launch_Vehicle_Upper_Stages_final.pdf .

Para órbitas de mayor energía, la etapa superior se dispone en una órbita heliocéntrica (alrededor del sol). Hay acuerdos internacionales de "defensa planetaria" para no contaminar planetas/luna que puedan tener vida. En las misiones Apolo posteriores, golpearon la luna a propósito con etapas superiores gastadas para causar terremotos lunares que fueron medidos por sismógrafos instalados por los astronautas. La etapa superior del Apolo 12 no alcanzó su objetivo de eliminación y volvió a aparecer cerca de la Tierra décadas después ( https://en.wikipedia.org/wiki/J002E3 ).

¿Está realmente descrito como " dispuesto en una órbita heliocéntrica"? Solo estoy pensando: lo que va, vuelve. Cuando los satélites GEO ya no pueden mantenerse en posición, se mueven a "órbitas de cementerio", por ejemplo. Eso no se considera desechar, ¿verdad?
La situación J002E3 es una historia bastante interesante, gracias por agregar eso. Me recuerda a las " mini-lunas ".
Las "órbitas de cementerio" para los satélites GEO se consideran un lugar de descanso permanente (eliminación) ya que no hay atmósfera allí arriba que degrade su órbita y los pone fuera del camino de los satélites de reemplazo. El término eliminación heliocéntrica es un nombre inapropiado, vacía los tanques y debería alejar el escenario de la tierra/la luna de forma permanente, y se supone que deben evitar otros planetas, pero dado un marco de tiempo lo suficientemente grande, quién sabe.
En realidad, solo estoy preguntando sobre "dispuesto en órbita", y puede ser más semántico que técnico. El uso de "desechado" puede dar la impresión de que se ha ido, mientras que "almacenado" podría ser un mejor término. En realidad, disponer (disponer) de un activo no significa que se haya ido para siempre. De todos modos, muy buena respuesta!