Борьба с космическим мусором и синдромом Кесслера

Космос огромен и беззаконен. Частные путешествия стали обычным явлением, а пираты стали серьезной проблемой. Люди в основном летают на межорбитальных кораблях с химическими ракетами, и никто не летает на релятивистских скоростях. Как вы относитесь к космическому мусору? Один уничтоженный спутник создал огромное количество мусора , поэтому каждая крутая космическая битва была бы катастрофой. В основном я ищу решения, которые могли бы быть реализованы отдельными лицами — недостаточно сильное правительство для объединенных усилий по уменьшению количества мусора.

Редактировать:

Я ищу негосударственные/военные решения — им тоже нужен безопасный транзит, но мой вопрос не в этом. Чтобы добраться до Марса, требуется разное количество времени, в зависимости от того, где он находится на своей орбите и где вы находитесь. Может быть, девять месяцев от земли, если ты уйдешь в нужное время. Люди путешествуют по тем же причинам, что и всегда: семья, возможности/работа и т. д. Решение должно быть либо недорогим — чтобы обычные люди могли реализовать его самостоятельно, — либо дорогостоящим и рассредоточенным — как Идеи «платной дороги» и «страховой компании» ниже. Предпочтение отдается идеям из первой категории, но мне важнее практичность.

Если никто не путешествует с релятивистской скоростью, сколько времени потребуется, чтобы добраться до Марса? А почему обыденно? Ради прибыли? Какая прибыль? Эта информация актуальна, потому что она покажет, кому будет не все равно, и кто может заплатить. Количество денег и доступ к технологиям (особенно военным) могут повлиять на ответы.
Отредактированный вопрос - это проясняет ситуацию?

Ответы (7)

Я считаю, что будет много линий защиты:

Отслеживание (агентство)

Весь космический мусор значительных размеров (типа одиночного винта) теперь отслеживается. Это станет дороже, поэтому НАСА или любое другое агентство, которое заменит его, придется взимать плату за доступ к своим данным. Дешёвые капитаны/компании могут попытаться покупать по одному набору в год или после каждой значимой битвы, а тем временем вычислять всё самостоятельно. У крупных компаний, вероятно, будет ежедневная подписка с экстренными обновлениями. Первым делом? Не быть там, где мусор.

Билет за мусор

Здесь не до шуток. Любой , кто пойман за мусором, будет оштрафован правительством Земли или Марса. Преднамеренное создание мусора быстро приведет кого-то к банкротству. «Космическая полиция» будет отслеживать суда, засоряющие мусор. Будут знать, где они приземлились. Если космическая станция откажется арестовать такое судно, оно будет оштрафовано или наложено серьезное эмбарго, чтобы сделать его бесполезным, а жизнь его жителей - несчастной.

Уборка агентствами

e.Deorbit запланирован на 2021 год. У других агентств тоже есть свои планы. финансирование? Конечно налогоплательщики, стартовые сборы. Другими словами, здесь нет ничего нового. Ну, может быть, кроме талонов за мусор, эти должны быть использованы для оплаты вывоза.

Отслеживание (на борту)

В космосе нет скрытности. А мусор вообще не пытайтесь спрятать.

Радар формирования изображения В одиночку или совместно с 100-метровым телескопом Радиоастрономического института им. Макса Планка в Эффельсберге в Германии (бистатический режим) можно делать снимки текущей популяции космического мусора, как правило, продолжительностью 24 часа, для предоставления статистической информации. приблизительные параметры орбиты для объектов размером от 1 см на высоте до 1000 км.

 

Создание парковки луча В этом режиме работы луч радара удерживается в фиксированном направлении относительно Земли, и регистрируются все объекты, проходящие через луч. В течение одних суток вращение Земли сканирует луч на 360 градусов в инерциальном пространстве. По обратному рассеянию радиолокационного сигнала можно определить размер объекта и некоторые параметры его орбиты. Радар ФГАН достаточно чувствителен, чтобы обнаруживать объекты размером 2 см на расстоянии 1000 км. Эта в первую очередь статистическая информация о популяции мелкого земного мусора в районе НОО (низкой околоземной орбиты) может использоваться для проверки моделей космического мусора.

источник

Вам нужен минимальный размер объекта 1 см. А вам нужно как можно большее расстояние. Чего вы не хотите, так это 100-метрового телескопа или наличия только статистической информации. Но улучшения можно сделать, особенно когда у вас нет никакой атмосферы, которую нужно преодолеть.

Опять же, как и в первой строке, как только вы узнаете, что он там, вы можете скорректировать свою траекторию, чтобы избежать его.

Лазеры

Объекты меньше определенного размера практически безвредны, потому что вы в любом случае хотите быть в безопасности от микрометеоритов, а космические корабли построены так, чтобы выдерживать попадание микрометеоритов. Нагрейте одну точку обломков так, чтобы они превратились в газ, и вы измените их траекторию. Надеюсь, таким образом, что это заставит его скучать по тебе. А если сломать его пополам в процессе? Эй, это в два раза больше отслеживания, но вдвое меньше импульса! Так что шансы следующего судна уцелеть при попадании одной из частей несколько увеличиваются.

Вероятно, капитан мог бы потребовать и небольшую награду, если бы доказывал, что использовал его как лазерную метлу , сбрасывая с орбиты какие-то обломки.

Синдром Кесслера — проблема только для орбитальных космических аппаратов

Это распространенное заблуждение о синдроме Кесслера. Космос по-прежнему невероятно большой и невероятно пустой. Только объекты, которые проводят все свое время на орбите, могут рано или поздно с чем-то столкнуться.

Чтобы взять некоторые цифры, представьте, что орбита Земли настолько заполнена мусором, что спутник на орбите имеет 98-процентную вероятность столкнуться с мусором в течение месяца после запуска. (для справки, текущая скорость разрушения спутников составляет примерно 00,004% в месяц).

Теперь подумайте о том, как долго химическая ракета остается в орбитальной зоне Земли, прежде чем она окажется в (относительной) пустоте космоса (подсказка: это измеряется в минутах).

Итак, 1 месяц в космосе = 98% вероятности столкновения с обломками.

Следовательно, 1 день в космосе = 3% вероятности столкновения.

1 час в космосе ~ 0,1% вероятность столкновения

И 6 минут в космосе ~ 0,01% вероятности столкновения.

Учитывая, что космический корабль, вероятно, больше и лучше защищен, чем ваш средний спутник, и имеет доступ к системам, которые отслеживают большие объекты на земной орбите, орбитальный мусор просто не будет серьезной проблемой.


Космические сражения еще проще. Космос умопомрачительно большой . Расстояние от Земли до Марса измеряется десятками миллионов километров. Итак, на нескольких десятках тысяч кубических километров в центре Солнечной системы произошла большая битва и образовалась тонна мусора. Просто пролетите миллион миль вокруг него. И в течение недели этот мусор будет настолько разбросан по космосу, что его будет невозможно отличить от обычного космического мусора, с которым каждый корабль имеет дело как само собой разумеющееся.

Верно, но, как вы упомянули, синдром Кесслера затруднит пребывание на орбите. Как указано в моем вопросе, это орбитальные корабли. Они не взлетают с поверхности и не приземляются на нее. Тем не менее - это очень полезная информация! Я не знал, что только космические сражения рядом с планетами будут проблемой - спасибо!
Таким образом, даже орбитальный корабль с активным управлением может просто избежать неприятностей; тот же принцип. Вам просто нужно, чтобы он был хорошо нанесен на карту и отслежен.
@CharlesNoon И ваш космический корабль всегда может вращаться дальше от Земли. Обломки Кесслера, вероятно, существуют (в больших концентрациях) только на спутниковых орбитах. Ваш космический корабль может просто находиться за пределами ГСО, где относительно ясно.
"Космос..." он говорит "...большой. Действительно большой. Вы просто не поверите, насколько он огромен, огромен, ошеломляюще огромен. , но это пустяки для космоса! Слушай..." Путеводитель автостопщика по галактике

Частные компании будут расчищать принадлежащие ей проходы через завалы и использовать угрозу применения силы против неуполномоченных пользователей (или некоторое юридическое признание их права, возможно, в решении суда, если законодательный процесс будет приостановлен) для оплаты пошлин или тарифов, которые финансируют очистку. их прохождения. Они также могли бы регулировать то, что разрешено и что не разрешено в торговле, как пограничный контрольно-пропускной пункт.

В этом могли бы конкурировать несколько компаний, возможно, олигополия, которая коллективно контролирует доступ к поверхности, или, что еще хуже, тираническая монополия — возможно, потому, что содержание оборудования, необходимого для поддержания всего этого в исправном состоянии в условиях упадка цивилизации, требует больших затрат. .

Им не удастся полностью очистить свои собственные маршруты, и последствия их неудачи могут стать сюжетной точкой. «Контрабандисты» могут использовать естественные и менее расчищенные пути с более высоким риском и ценами.

Мне очень нравится эта идея. Получилась бы очень интересная вселенная. Я приму ваш ответ, если ни у кого нет лучших идей. (К сожалению, у меня нет представителя, чтобы проголосовать за вас). Тем не менее, как эти компании будут отслеживать пятна краски со скоростью 11 км/сек ? Кроме того, кажется, что вместо «проходов» компании будут продавать ограниченный доступ к своей базе данных известного космического мусора. Вы бы купили, скажем, разовый маршрут на Марс, и компания сообщила бы вам, когда, где и как долго запускать ваши двигатели.
Это не имеет смысла. Различные высоты орбит имеют разные скорости. Нет фиксированного «пути», поскольку все движется относительно всего остального!
Да, я думаю, что вы в конечном итоге столкнетесь с ситуацией «одноразового маршрута», как я описал в своем комментарии выше.

Вам придется послать людей, чтобы очистить его. Это единственное, что не приведет к еще большему беспорядку.

Страховые компании начнут проводить тендеры для подрядчиков на «зачистку» космоса и уменьшение или уничтожение космического мусора, чтобы избежать огромных выплат при уничтожении космического корабля.

В зависимости от того, на что делается ставка, «ковбои Кеплера» могут использовать самые разные устройства и средства для очистки космического мусора, начиная от « лазерных метел » и заканчивая космическими аппаратами, предназначенными для согласования орбит и захвата крупных кусков космического мусора. Большие воздушные шары, наполненные водяным льдом, могут быть отправлены на эксцентричную орбиту, а небольшие обломки будут сталкиваться со спутником, либо останавливаясь внутри ледяного шара, либо замедляясь настолько, чтобы пройти сквозь лед, чтобы сойти с орбиты или перейти на радикально более низкую эксцентричную орбиту.

Страховые компании будут принимать заявки на основе репутации участника торгов и если стоимость ниже прогнозируемых потерь от выплат космическим кораблям и операторам спутников.

Это хорошая идея, но я не знаю, насколько она реалистична. IRL, автостраховые компании не платят людям за устранение выбоин на дорогах. Кажется, что результатом рискованного космического путешествия будет просто более высокая страховая премия.
Когда один иск может составлять более миллиарда долларов, страховщики, вероятно, будут смотреть на вещи по-другому. Муниципальные пожарные части в значительной степени дополнили добровольные пожарные части, например, из-за того, что страховая отрасль хотела уменьшить количество требований о возмещении ущерба от пожара.

Мне кажется, космическим кораблям в любом случае потребуются системы защиты от высокоскоростных снарядов, если они планируют продолжать работу в космосе в течение длительного периода времени.

Им нужны датчики (например, лидар), которые отслеживают каждую потенциальную угрозу на больших расстояниях (возможно, целых 30 или 40 000 километров). Им нужен искусственный интеллект для анализа этого огромного количества данных, а также для автоматического обнаружения и уничтожения или уклонения от любого высокоскоростного снаряда.

Такая система помогла бы им ориентироваться среди космического мусора в окрестностях Земли, но она также была бы полезна в любом месте космоса.

Аккуратно - это определенно соответствует моему критерию «Решение, реализованное отдельными людьми». Я мало что знаю о лидаре - какие у него ограничения по размеру/скорости обнаруживаемых объектов? Я не думаю, что искусственный интеллект будет необходим , хотя вам понадобятся довольно мощные компьютеры. Уклонение, вероятно, будет самым простым, уничтожение обломков будет дорогим и, вероятно, создаст больше обломков.
Я представляю будущую версию лидара, датчик скорости света, который может сканировать сферу размером с планету и определять положение, скорость и ускорение каждого тела размером с пулю. Под «ИИ» я подразумеваю технологию искусственного интеллекта машинного обучения эпохи 2016 года на более крупных и быстрых параллельных компьютерах, принимающую решения о том, как обеспечить безопасность корабля, на основе первых принципов и общего опыта всех кораблей в космосе.

Обломки будут иметь тенденцию образовывать пояс вокруг экватора, поскольку это тенденция системы взаимодействующих частиц и потому, что большинство спутников изначально были такими.

Так будет значительно понятнее стартовать вверх с полюса, уйти от Земли и не пытаться облететь вокруг Земли. Постоянная потребность в спутниках будет удовлетворена за счет их размещения намного выше: за пределами основной массы пояса обломков и там, где орбиты также движутся намного медленнее, поэтому опасность меньше.

Интересная идея, я об этом не подумал. Тем не менее, сколько времени понадобится обломкам, чтобы сконденсироваться таким образом, особенно если новые обломки образуются в результате случайных космических сражений?
низкоорбитальный мусор регулярно вращается вблизи полюсов. Может быть, полярные ракеты-носители встречаются реже, но там пересекаются полярные орбиты. Также у меня есть сомнения по поводу склонности к формированию пояса. Интерактивная 3d карта завалов, можете посмотреть сами stuffin.space