¿Deberían los satélites hechos por el hombre presentar un "cazador de vacas" invertido inteligente?

Descargo de responsabilidad: no tengo educación formal en ciencias. Además, ¡soy un tonto!

Las locomotoras suelen tener un escudo que desvía los objetos en las vías de un tren.

Según tengo entendido, dado que los satélites sucumben gradualmente a la gravedad, su trayectoria cambia constantemente a una altitud cada vez más baja en relación con la Tierra. Esto me sugiere que el primer contacto con los escombros que probablemente tendría un satélite (por ejemplo, la ISS) sería en ese borde inferior.

Entonces, me parece que al tener un recogedor de vacas invertido en la parte inferior de la estación, podría ser posible desviar los desechos hacia la tierra, donde pueden quemarse al entrar en la atmósfera.


La parte inteligente podría ser que incluiría un detector que buscaría escombros entrantes y, teniendo en cuenta otros satélites vulnerables en el área, ajustaría el ángulo del receptor de vacas para desviar hacia la tierra.


El receptor podría acoplarse de manera que le permitiera absorber el impacto gradualmente mediante resortes continuos.


Entonces, el efecto sería que los satélites, particularmente la ISS, por supuesto, barrerían previamente cuál será su camino posterior debido a la gravitación, de modo que cuando desciendan, sabrán que no se encontrarán con ninguna sorpresa.

El cazador de vacas atraparía a cualquier vaca que se encuentre en el área, saltando sobre la luna. :)

ingrese la descripción de la imagen aquí
Dispositivo de despeje de obstáculos ("Cow catcher") en la locomotora de vía estrecha LWR6, Jokioinen Museum Railway ( WikiMedia

@Ruminator Nooooooooooo! Necesitamos una visualización, ¡agregue la imagen del dispositivo de captura de vacas! :)
Se recuperó el receptor de vacas de @varun, consulte el final de la pregunta.
Me gusta. ¡Estoy empezando a apreciar el término "no soy un científico espacial"!
Gracias. Ya lo sabía, pero tenía una imagen de una película de Sandra Bullock o algo en mi imaginación donde se suponía que se almacenaba esa información.
Intente jugar Kerbal Space Program (puede obtenerlo a bajo precio en Steam) para tener una idea de la mecánica orbital. No se parece en nada al tipo de movimiento al que estamos acostumbrados en la tierra.
@Ruminator Omg gracias, pero tengo que admitir que mi imaginación en cuanto a cómo se vería un "cazador de vacas" me engañó. :PAG
Realmente me gustan las preguntas de personas que no tienen antecedentes en ingeniería espacial :).
Bueno, dime la verdad, @ManuH, si no fuera por el gasto, querrías un cazador de vacas en la ISS, los ingenieros realmente querrías un cazador de vacas en la ISS porque se vería genial, ¿verdad? !
Y realmente, no es que el recogedor de vacas no funcione, ¡pero requeriría mucha cinta adhesiva!
Otro factor, incluso si las cosas fueran más o menos como imaginas, la realidad es que los escombros son más pequeños que las cosas que estamos protegiendo, y las cosas más pequeñas caen más rápido. ¡Tu cazador de vacas estaría en la parte superior, no en la parte inferior!
@LorenPechtel En cuyo caso tendremos que proporcionarle a la ISS un Stetson: hatcountry.com/…
@Ruminator Pero dado que no tenemos vacas que salten a la luna, ¿no sería un caso de sombrero, sin ganado?
@Lauren, ¿realmente estás sugiriendo que ya no hay vacas saltando sobre la luna?
Tiene que haber una conexión entre el nombre de usuario de OP y "rumiante", las vacas de la familia pertenecen...
Como diría Joey Tribbiani de Friends, ¡parece que mi plan para un cazador de vacas es "mu"!

Respuestas (2)

...ajustar el ángulo del captador de vacas para que se desvíe hacia la tierra

El receptor podría acoplarse de manera que le permitiera absorber el impacto gradualmente mediante resortes continuos.

El problema con esto es que no es posible desviar los escombros. Las cosas en órbita se mueven a 10 km/s (¡20 000 mph!) y cuando chocan, el impacto es tan enérgico que básicamente se vaporizan. Esto se conoce como hipervelocidad . Cualquier escombro que golpee a un receptor de vacas solo abrirá un agujero.

Actualmente, la forma en que las naves espaciales se protegen de los desechos es mediante el uso de escudos Whipple . El principio de funcionamiento es que hay una hoja de aluminio relativamente delgada en el exterior de la nave espacial, separada de la pared principal por un espacio. Cuando un trozo de escombro golpea el escudo exterior, este y una parte de la hoja delgada se vaporizan y siguen avanzando hacia la pared principal. Sin embargo, en este proceso, se dispersan, por lo que la presión del impacto en la pared principal se reduce y (con suerte) no penetran en la pared principal.

... su camino cambia constantemente a una altitud más baja. Esto me sugiere que el primer contacto con los escombros probablemente sería en ese borde inferior.

Las órbitas de los satélites decaen hasta convertirse en una tenue resistencia atmosférica; sin embargo, la tasa de cambio de altitud es insignificante en comparación con la velocidad orbital (10 km/s), por lo que, en promedio, los desechos solo golpearán la parte frontal y los costados de la nave espacial. (Cuando los escombros chocan con una nave espacial, recuerde que se cruzan 2 trayectorias orbitales)

Entonces, ¿no hay escombros flotando inmóviles? Veo. Me imaginaba tuercas y tornillos colgando allí. Pero mientras lo pienso, ¡también estarían descendiendo de todos modos! Gracias por la excelente respuesta.
@Ruminator Es tentador pensar que las cosas simplemente flotan en el espacio. Pero debe recordar que todo lo que hay arriba está en órbita, de lo contrario, descenderían directamente a la Tierra. Si, por ejemplo, un astronauta en una caminata espacial suelta un rayo, podría alejarse de ellos a un ritmo pausado, pero estaban orbitando cuando lo soltaron, por lo que el rayo también está orbitando.
Vale, claro, y su órbita probablemente sea tangencial a la de nuestros satélites. Ya lo veo. Gracias de nuevo.
@MrLister Bueno, arrastrar de alguna manera ralentiza los objetos, pero a medida que bajan en altitud, en realidad se aceleran, de manera contraria a la intuición
Las cosas en órbita pueden moverse a ~10 km/s con respecto a la Tierra, pero rara vez se mueven tan rápido WRT entre sí. (Como caso límite, considere una misión acoplada con la ISS). La mayoría de las cosas en la órbita terrestre baja se lanzan a órbitas progradas, casi ecuatoriales, por lo que las velocidades relativas son mucho menores que la velocidad orbital.
@jamesqf 10 km/s era una cifra de orden de magnitud y, de hecho, es bastante precisa para la velocidad de impacto promedio, según (Kessler 1978) . Los escombros en órbitas inclinadas pueden cruzarse con los satélites en ángulos de incidencia significativos, por lo que la velocidad de impacto será tan alta
@binaryfunt: Supongo que te refieres a que la velocidad angular aumenta, pero en realidad no se está acelerando.
@binaryfunt: Claro, las cosas PUEDEN impactar a altas velocidades relativas, como algo en una órbita polar que impacta algo en una órbita ecuatorial. O incluso uno de los raros satélites que se lanzan en órbitas retrógradas, o en órbitas polares NS vs SN. Entonces, estadísticamente, tiene un rango de velocidades desde casi cero, ese rayo lanzado por un astronauta que trabaja en la ISS, hasta ~ 20 km / seg para una colisión frontal.
@BenVoigt De la ecuación vis-viva, y si asumimos que los escombros toman una órbita circular que se encoge, v = m / r así que en realidad el más bajo r es decir, mayor es la velocidad. Una forma simplificada que tengo de ver esto es que el arrastre imparte un delta-v negativo que sirve para reducir la altitud en el lado opuesto, luego en el lado opuesto se mueve a mayor velocidad y nuevamente el arrastre imparte un delta-v negativo que reduce el apogeo etc
@jamesqf Sí, eso es técnicamente cierto, pero, por otro lado, no es por los escombros que se mueven lentamente en relación con su satélite por lo que debe preocuparse. Y el flujo de escombros desde las direcciones donde los escombros viajan más rápido hacia él sería mayor para la misma densidad de escombros.
Casi nada en LEO se lanza en órbita casi ecuatorial. Es caro y no muy útil. Los satélites GEO están seguros en órbita ecuatorial, pero son solo un pequeño subconjunto. Y si un satélite en LEO en una órbita inclinada de 45 grados que cruza el ecuador de norte a sur choca contra un fragmento de escombros en una órbita inclinada de 45 grados que cruza el ecuador de sur a norte, su velocidad relativa será del orden de 8 km/s. Para órbitas más inclinadas, incluso más.
@Ruminator Probablemente esté pensando en la película Gravity : los escombros parecen quedarse porque todo se mueve básicamente a la misma velocidad. Si la cámara no viajara con los escombros, obtendrías una imagen muy diferente (no es que pudieras ver los escombros, sería demasiado rápido).
@Ruminator en realidad, la película Gravity es un buen ejemplo de por qué esto no funcionaría. La escena inicial muestra un buen ejemplo de los peligros de la basura espacial orbital. Los escombros entran en un ángulo oblicuo y se mueven a una velocidad extrema, perforando varias piezas grandes de metal. No consideraría casi nada más de esa película como exacto, pero esa escena es la mayor parte del camino.

binaryfunt explicó el problema con las velocidades y las energías, pero comentaré una de sus suposiciones:

Según tengo entendido, dado que los satélites sucumben gradualmente a la gravedad, su trayectoria cambia constantemente a una altitud cada vez más baja en relación con la Tierra. Esto me sugiere que el primer contacto con los escombros que probablemente tendría un satélite (por ejemplo, la ISS) sería en ese borde inferior.

Cualquier cosa en una órbita ya ha "sucumbido a la gravedad". Si una estación espacial se mantuviera inmóvil en relación con la Tierra y luego se liberara, de hecho comenzaría a caer hacia el suelo, pero no es así como las cosas comienzan a orbitar. Cuando algo está en órbita, el tirón gravitacional es exactamente el mismo que cuando estarían cayendo, pero la diferencia es que tenían cierta velocidad inicial que hace que caigan más allá de la Tierra . Precisamente así, por ejemplo, la Luna se mantiene en el cielo: siempre es atraída hacia la Tierra de la misma manera, pero cuando se formó el sistema de cuerpos celestes, ya tenía cierta velocidad.

Clásicamente, algo en órbita permanece en órbita para siempre a menos que algo reduzca drásticamente su energía cinética. La gravedad por sí sola no acerca las cosas con el tiempo. Una colisión podría hacer esto, pero eso probablemente ya sería destructivo, la resistencia atmosférica es más significativa como se mencionó, pero sigue siendo un factor pequeño.

Dicho esto, hay una manera de que los orbitadores se acerquen gradualmente más y más a la fuente de gravitación: de la misma manera que las cargas aceleradas envían radiación electromagnética, las masas en órbita también envían ondas gravitacionales y pierden parte de su energía. Pero la gravitación es una interacción muy, muy débil en comparación con el electromagnetismo y la energía perdida en este proceso es minúscula en escalas de tiempo humanas y no será la causa de que ningún satélite se estrelle. :)

Gracias. Eso tiene todo el sentido del mundo, y más allá.
Encantado de ayudarle. :)