¿Puedo llegar más alto con Space Junk?

Hay un montón de basura espacial ; Wikipedia dice que se están rastreando alrededor de 19,000 piezas de basura. Sin nubes, la energía solar está fácilmente disponible, por lo que el mayor ingrediente que falta para ganar altitud una vez que estás en órbita es la masa de reacción . Normalmente tienes que lanzar contigo cualquier masa que quieras usar; el costo actual por Kg para enviar masa a LEO está entre 4.000 y 13.000 US$.

Debe haber toneladas de basura espacial flotando en órbita. ¿Ha habido algún estudio o experimento que use basura espacial como masa de reacción para ganar elevación orbital o modificar la órbita/viaje?

Solo si está hecho de cáñamo. La cantidad de materiales necesarios para procesar la 'basura' en un propulsor utilizable (en mi estimación) excedería con creces la masa de reacción que se podría obtener de ella.
@Andrew No necesita procesarlo en absoluto, ¡solo necesita acelerarlo!
@VolkerSiegel "... ¡solo necesito acelerarlo!" Después de emparejar trayectorias con él, para capturarlo en primer lugar. Luego está la cuestión de exactamente cómo pretende acelerar cualquier asunto obtenido.
@Andrew Sí, de acuerdo. Estaba pensando en la necesidad de procesar la chatarra capturada, y creo que no hay necesidad de gastar material en eso. Me gusta gastar energía solar para vaporizar material, sea lo que sea, y acelerar ese vapor. Similar a la segunda variante en la respuesta seleccionada.
Hacer transferencias de Hohmann entre esos objetos también sería extremadamente costoso, sin mencionar que es difícil de priorizar y calcular.

Respuestas (4)

Contrariamente a lo que parece ser una creencia popular en este hilo, voy a decir que sí, podrías usar basura espacial como tu masa de reacción. Técnicamente, por supuesto que sería bastante desafiante, pero suponiendo que pudiera obtener más empuje de, oh no sé, tal vez sobrecalentando metal en plasma y expulsándolo por su sistema de propulsión de iones, que el impulso que perdería al capturar esta masa, eventualmente estarías en tu camino más rápido de lo que comenzaste.

Usted afirma correctamente en su pregunta que la masa de reacción es costosa para llevar a la órbita, y dado que hay una masa bastante grande allí sin ninguna función, es natural preguntar si podría reutilizarse para alguna ventaja. De hecho, tenemos muchas preguntas similares en nuestro sitio, y también algunas respuestas bastante impresionantes. Ahora, pensando en cómo podríamos transferir toda esta masa inútil a algo útil como masa de reacción para impulsar su nave espacial, aquí hay algunas opciones:

  • Úselo tal como está o rómpalo en pedazos más pequeños, y acelere las piezas metálicas que reunió con la ayuda de un cañón de riel , engánchelo con una correa para lograr la transferencia de impulso, o repele magnéticamente toda la pieza de basura espacial con el uso de fuertes generador de campo magnético accionado eléctricamente.
  • Sobrecaliéntelo con el uso de un horno alimentado por energía solar y use gases metálicos sobrecalentados como masa de reacción en su escape. Alternativamente, podría ionizar gases sobrecalentados y usarlos como masa de reacción para sus propulsores de iones .
  • Reutilice restos de propulsores en etapas superiores extintas y abandonadas directamente y reponiendo los niveles de sus tanques de combustible y oxidante. Esto, por supuesto, suponiendo que los mismos componentes propulsores se puedan recuperar de los desechos espaciales que sus propulsores están diseñados para usar.
  • Lance más ligero desde el principio y cuente con recolectar algunos de estos desechos espaciales para usarlos como su escudo de radiación, endurecer su capa exterior o encontrar un uso para esta masa que no tuvo que molestarse en poner en órbita y ahorró mucho en su masa de carga útil.

No es una lista completa de ninguna extensión, y existen innumerables otras formas, siempre que tenga la tecnología y las formas de generar la energía requerida, limitadas por nuestra imaginación y capacidades técnicas para explotar realmente esta basura espacial y encontrarle algún uso. Ninguna de estas técnicas mencionadas sería fácil, y es probable que desee identificar y rastrear piezas específicas de desechos espaciales que más tarde apuntaría a reutilizar, pero sin tener que gastar más de su inercia para capturar esta masa de lo que puede producir más adelante. confiar en él y, por supuesto, no desorbitar involuntariamente en el proceso, sí, podría llegar más alto con basura espacial . Y no me refiero a esto en sentido psicotrópico.

Respuesta corta: no.

Podría usar algo de la masa en LEO, excepto que la mayor parte de la basura espacial es metal. No podemos quemarnos tan fácilmente para producir ningún impulso. Algún tipo de acelerador magnético podría ser productivo, pero eso es WAAAYYY en el ámbito de la ciencia ficción, sin mencionar que es difícil de usar una vez que pasas la órbita terrestre baja.

En segundo lugar, si bien el número de 19,000 parece alto, no es como si hubiera una gran nube de cosas colgando en órbita: es REALMENTE difuso y difícil de encontrar, y mucho menos capturar y usar. Tenga en cuenta que las cosas en órbita generalmente van a velocidades orbitales, en el rango de 5-10 km/segundo. Terminarías persiguiendo un satélite inactivo o algo así y simplemente no funcionaría bien.

Ahora bien, si hubiera alguna basura espacial que resultara ser un tanque lleno de combustible para cohetes, entonces podría valer la pena el esfuerzo. No creo que haya demasiados de esos en este momento.

"Ahora, si hubiera algo de basura espacial que resultó ser un tanque lleno de combustible para cohetes, entonces podría valer la pena el esfuerzo. No creo que haya demasiados de esos en este momento". -- Vale la pena señalar que incluso cuando esto sucede, no tienden a permanecer intactos por mucho tiempo.
@Chris: ¿Por qué no permanecen intactos por mucho tiempo? ¿El combustible es corrosivo?
@Todos En general, las etapas superiores no están destinadas a durar mucho tiempo, por lo que una etapa superior varada llena de propulsor eventualmente explotará. En cuanto a qué sucede exactamente en un sentido físico, no estoy completamente seguro...
Pregunta estúpida: ¿Sin embargo, es realmente necesario quemar? ¿ No es un empuje esencialmente justo exhausted_mass × exhaust_velocity? ¿No hay otra forma de acelerar los escombros a una velocidad lo suficientemente alta que no sea mediante la quema? Por ejemplo, ¿con algún tipo de mecanismo de cañón de riel? (ignoremos por el momento la viabilidad de recolectar suficientes escombros, remodelarlos en forma y la seguridad de arrojar proyectiles hacia la tierra)
@LieRyan: como dije en mi respuesta, podría usar aceleración magnética (es decir, cañones de riel), pero eso es bastante pesado, consume energía y no es realmente útil una vez que pasa la órbita terrestre baja. Por ejemplo, si quisiéramos ir a Marte, no hay una gran nube de basura espacial con la que 'impulsar' en el camino. Fundamentalmente, sí, su idea es correcta, es solo que algo que podemos 'quemar' gradualmente cuando lo necesitamos es MUCHO más útil que algo de una sola vez.

Si alguna vez somos capaces de escalar el efecto de los rayos tractores más allá del nivel microscópico, usar un rayo tractor en un objeto masivo, en teoría, debería alterar su trayectoria.

La investigación del rayo tractor se encuentra actualmente en su infancia, pero ha sido efectiva a nivel microscópico.

Fuentes:

Lo interesante de esta solución, si alguna vez es viable, es que se basa más en un "tirón" que en el "empuje" del propulsor convencional.

JSPOC actualmente está rastreando alrededor de 22,000 objetos, al menos, objetos sin clasificar. Ese número es bastante bajo en realidad, en comparación con la inmensidad del espacio. Al momento de escribir esta publicación, Flight Radar dice que hay más de 5000 aviones en el aire, y es bastante temprano en la costa este de un sábado por la mañana. También agregando el hecho de que la mayoría de los aviones son más grandes que los satélites, y que los satélites están distribuidos uniformemente en todo el mundo, mientras que los aviones no lo están, y tienes una idea de cuán rara es la basura espacial en el espacio.

Dicho esto, ¿qué tan probable es que tengas un encuentro cercano con la basura espacial? No muy probable. Según mi experiencia, un solo satélite pasará a unos pocos cientos de metros de una pieza de chatarra rastreable solo una vez, tal vez unas pocas veces al año. Luego, tenga en cuenta que en realidad tiene que estar mucho más cerca en velocidad para aprovechar y, bueno, tiene muchos problemas. Es posible que pueda aferrarse a una pieza más grande de basura espacial y usarla para algún propósito, pero el material no sería ideal, y el problema del encuentro orbital aún es difícil, aunque es manejable.

Probablemente podrías sacar de órbita una nave espacial sacando algunas alas grandes destinadas a resistir el impacto de la basura espacial pequeña, lo que te ralentizaría gradualmente. Pero el mismo efecto tendrá la resistencia del aire.

La conclusión es que es más probable que le resulte útil reparar satélites antiguos, en lugar de usarlos como combustible. Úselos para repuestos, para colocar baterías nuevas, combustible, etc. Pero probablemente no obtendrá nada significativo de ellos en términos de propulsión.

Tenga en cuenta que el número de 22,000 está limitado por el tamaño de los objetos que JSpOC puede rastrear de manera confiable. Además, no es cierto decir que "los satélites se distribuyen uniformemente por todo el mundo", ya que hay picos claros en ciertos regímenes de órbita.
@Chris: Creo que el primer punto sigue siendo válido porque los desechos pequeños no tendrán un gran potencial de propulsión. Además, es cierto que no están repartidos por todo el mundo, pero los satélites estarán repartidos de forma más uniforme que, por ejemplo, los aviones.