Vectores post-colisión Iridum-Cosmos

He estado mirando este artículo . Esta pregunta trata sobre el movimiento de los fragmentos inmediatamente después de la colisión. He dibujado las siguientes figuras y citas del enlace.

La figura 9 muestra la evolución de las nubes de escombros 180 minutos después de la colisión, casi dos revoluciones después. La propagación de cada nube de escombros alrededor de su órbita respectiva ya se está haciendo evidente.

Figura 9: Figura 9. Vista de las órbitas y los escombros de Iridium 33 y Cosmos 2251 180 minutos después de la colisión

El siguiente extracto se relaciona con una instantánea de unos 30 segundos después de la colisión.

El examen del escenario 3D interactivo (proporcionado debajo de la Figura 10) muestra grandes componentes de velocidad relativa fuera del plano, el resultado aparente del acoplamiento de las dos masas, a pesar de la naturaleza de hipervelocidad de la colisión. También hay una gran cantidad de piezas de escombros de Cosmos 2251 con velocidades relativas radiales (hacia abajo) significativas, aunque no está claro por qué sucedería esta situación. Se espera que la disponibilidad de este conjunto de datos ayude a los investigadores con experiencia en impactos a hipervelocidad a desarrollar una descripción más completa de la geometría de colisión de este evento.

Figura 10: ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta pregunta no se trata de las velocidades radiales (hacia abajo) mencionadas, aunque reconozco que es curiosa.

La implicación de las dos capturas de pantalla, donde la figura 9 está tres horas después de la figura 10, es que el espectro de velocidades relativas es muy pequeño en comparación con las velocidades del satélite original. La pregunta es, ¿por qué no se generan inmediatamente más fragmentos con un rango de rumbos de alta velocidad entre las dos trayectorias originales?

Si ayuda, piense en el impacto de dos bolas de billar, en tal caso ninguna de las bolas retiene su rumbo original y ambas parten en direcciones muy diferentes, de acuerdo con la expectativa normal de una colisión casi elástica.

Puedo ver una posible explicación, que la colisión fue un golpe oblicuo, los cuerpos principales continuaron como estaban y el espectro de fragmentos expulsados ​​​​es casi inelástico, en el sentido de que se pierde mucha energía de colisión y, por lo tanto, las velocidades relativas son bajas.

¿Alguien tiene más información sobre esto?

Respuestas (2)

Con los satélites en LEO, relativamente pocos desechos terminarán con una velocidad mayor que en el momento del impacto, mientras se mueven en una trayectoria aproximadamente similar a la inicial. Eso significa que la mayoría de los escombros esparcidos en direcciones aleatorias entrarían en órbitas elípticas con una velocidad más o menos similar a la inicial en el punto de impacto. Y eso significa que la apoapsis sube significativamente y el periapsis baja. Y bajar significativamente el periapsis en LEO significa una cosa: reingreso.

Aproximadamente todos los escombros que fueron expulsados ​​de las órbitas circulares, en el momento de dos revoluciones más tarde ya se habían quemado, ya sea que descendieran directamente desde el impacto, o subieran hacia la nueva apoapsis, y luego descendieran casi una revolución más tarde.

Lo que quedó fueron escombros que no participaron en la parte central de la colisión, arrancados y destrozados por la vibración de la estructura estresada, sin ganar ni perder mucho de la velocidad inicial, más unos pocos que alcanzaron la velocidad suficiente en el momento justo. ángulo para no caer - apoapsis aumentando, periapsis no - ciertamente no muchos de ellos, porque las colisiones de hipervelocidad tienden a ser de naturaleza inflexible, el metal salpica en lugar de romperse, lo que significa que ganar velocidad versus perderla es poco probable, - periapsis más bajo es mucho más probable.

En resumen, poner un satélite en un LEO estable requiere bastante matemática, y si cambia su velocidad al azar por un factor grande, la posibilidad de que permanezca en órbita es bastante pequeña. El margen de maniobra no es mucho.

No es que la mayoría de los escombros hayan entrado en estas órbitas mostradas por las "nubes". Simplemente, la mayoría de los desechos que no continuaron a lo largo de estas órbitas se quemaron al volver a entrar.

Hasta ahora estaba siguiendo la visión ingenua de que el resultado de la colisión fuera del plano (y podríamos abstraerlo aún más para decir comenzando en una órbita circular, 90 grados de colisión fuera del plano, sin componente radial, sin componente a lo largo de la pista) sería una rotación de la línea de nodos si ocurriera en los polos, igualmente sería un cambio de inclinación si ocurriera en el ecuador. ¿Tengo razón al decir que, en cambio, el nuevo vector de velocidad es simplemente diferente, independientemente de la orientación, lo que significa que se creará un nuevo ábside opuesto creando así una elipse?
Suponiendo que sea así, esto parece tener sentido, pero ¿realmente quiere decir que todos los fragmentos con los encabezados más diversos que aparecen en la figura 10 han vuelto a entrar en la figura 9, tres horas después? A ver si te sigo bien, seguro que la altura inicial no ha cambiado, es justo el ábside opuesto el que ha subido o hecho, así que deberíamos quedarnos con todos los de arriba si los de abajo han salido de órbita. ¿Sigues mi razonamiento allí?
@Puffin: tu primera pregunta: Sí. A la órbita realmente no le importan los polos o la rotación del planeta debajo, es una correlación arbitraria que nos importa solo porque estamos allí y usamos el satélite. Si el vector de velocidad simplemente gira en un plano tangente a la Tierra, entonces la elipse (círculo) simplemente girará pero seguirá siendo una órbita. Si gira y la velocidad aumenta, está creando una apoapsis más alta pero la periapsis se mantiene. Es casi seguro que cualquier otra cosa aumentará la excentricidad, lo que significa que lo más probable es que reduzca el periapsis.
Para su segunda pregunta: cuando cambia la dirección de la velocidad en dirección radial/antiradial, está cambiando la excentricidad, no el radio promedio. Eso significa que la apoapsis aumenta tanto como disminuye el periapsis (no exactamente, pero esa es una forma de imaginarlo). Otra forma imprecisa de imaginarlo es que si estás en una órbita circular y realizas una quemadura radial/antiradial, estás girando el círculo de la órbita alrededor del punto en el que te encuentras, sin cambiar su plano, por lo que deja de ser coaxial. con el planeta, un lado se sumerge debajo de la superficie mientras que el otro se eleva.
...así que con cualquier cambio de dirección fuera del plano tangente, se necesita mucho cambio positivo de velocidad para superar la pérdida de altitud del periápside. En el choque no lo estás consiguiendo, en su mayoría estás perdiendo velocidad. Todos los escombros que subieron caerán al otro lado de la Tierra, cuando la energía potencial prestada para subir al apoapsis superior debe devolverse cayendo hacia el periapsis inferior.

Los satélites no son bolas de billar, son estructuras complejas diseñadas para soportar las tensiones esperadas durante su vida útil. Como ejemplo, imagina que el impacto fue entre los cuerpos de los satélites. Los brazos que sostienen los paneles solares no son muy fuertes, por lo que se romperían antes de impartir un gran cambio de velocidad a los paneles. Esto haría que las matrices (o tal vez partes de ellas) dejaran el impacto con una velocidad similar a la que tenía el satélite antes del impacto.

Puedo ver que el ejemplo que ha dado tiene sentido, dice lo que podría estar sucediendo si aceptamos el resultado como punto de partida, pero en realidad no aborda la pregunta ni intenta decir por qué es así.
¿O tal vez me he perdido algo allí?
creo que sí Si vemos un satélite como una colección de piezas sueltas, la mayoría de ellas saldrán de la colisión casi con la misma velocidad con la que entraron. Esto explica el número a lo largo de la antigua órbita. Algunos de ellos que tienen un impacto directo en piezas del otro satélite tendrán grandes cambios de velocidad, pero esos bits se dispersarán ampliamente.
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