Я нуб в этой теме и мало разбираюсь в освоении космоса, но каждый раз задаюсь этим вопросом, когда читаю новости:
Не заставит ли перетаскивание весь космический мусор через какое-то время вернуться на Землю?
Я читаю о нескольких проектах по избавлению от космического мусора, но мне было интересно, не обречены ли все эти куски мусора упасть на Землю в любом случае.
Или, может быть, это нецелесообразно с точки зрения времени ожидания. Сколько времени потребуется куску мусора размером около 1 см на НОО, чтобы самостоятельно упасть на Землю?
Космический мусор представляет реальную опасность для космических аппаратов на НОО. Согласно Техническому отчету о космическом мусоре Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (таблица 5), спутник на орбите может столкнуться с небольшим фрагментом мусора каждые несколько десятилетий:
Технический доклад о космическом мусоре Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях
Таблица 5. Среднее время между ударами о спутник с площадью поперечного сечения 10 квадратных метров
Высота круговой орбиты Предметы 0,1–1,0 см Объекты 1–10 > см Объекты > 10 см 500 км 10–100 лет 3500–7000 лет 150 000 лет 1000 км 3-30 лет 700-1400 лет 20000 лет 1500 км 7-70 лет 1000-2000 лет 30 000 лет
По данным НАСА https://www.nasa.gov/news/debris_faq.html ,
«Чем выше высота, тем дольше орбитальный мусор обычно остается на околоземной орбите.
- Обломки, оставленные на орбитах ниже 370 миль (600 км), обычно падают на Землю в течение нескольких лет.
- На высотах 500 миль (800 км) время затухания орбиты часто измеряется десятилетиями.
- Выше 620 миль (1000 км) орбитальный мусор обычно продолжает вращаться вокруг Земли в течение столетия или более».
Время ухода с орбиты зависит от большого количества переменных:
Поскольку пик концентрации космического мусора приходится на высоту 1000 км, потребуются многие десятилетия для самопроизвольного уменьшения мусора сантиметрового размера и столетия или тысячелетия для более крупных кусков.
В вашем вопросе не учитываются две довольно важные переменные, чтобы дать точные ответы. Вы дали нам размер, но не плотность или форму. Поскольку орбитальный распад связан с потерей потенциальной энергии объектов на орбите, а их потенциальная энергия зависит от их массы, скорость потери энергии будет связана с их формой.
Для более подробного пошагового объяснения вы можете прочитать математику объяснения Википедии здесь ( https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_decay ), это на самом деле довольно хорошее объяснение, которое позволяет избежать слишком глубокого проникновения в сорняки.
Это довольно абстрактный материал, говорящий о безразмерных величинах и тому подобном, но становится намного более очевидным, что происходит, когда вы фокусируетесь только на том, чем вызвано аэродинамическое сопротивление. Атмосферное сопротивление объекта, независимо от скорости и даже для тонких струй молекулярных газов на высоте более 400 км, определяется баллистическим коэффициентом ( https://en.wikipedia.org/wiki/Ballistic_coefficient ) , который можно понять. как ((насколько плотен объект * какова длина объекта) / специальный поправочный коэффициент для формы объекта).
Итак, давайте перейдем к тому, как это влияет на ваш вопрос. Вы спрашивали об обломках размером 1 см. Самый простой способ показать, как это влияет, вероятно, показать небольшую таблицу для сравнения. Используя среднюю плотность из Википедии и базовые значения коэффициента лобового сопротивления https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_coefficient , можно получить приблизительные баллистические коэффициенты для различных гипотетических обломков размером около 1 см.
Материал | Форма | Приблизительный баллистический коэффициент |
---|---|---|
Замерзшая вода | Сфера | 18,3 |
Стекло | Кубический | 23,8 |
Майларовая изоляция | Квадрат (Плоский) | 0,0029 |
Сталь | Квадрат (Плоский) | 7870 |
Сталь | Сфера | 175 |
Сталь | куб | 78 |
Сталь | Короткий цилиндр (представьте себе срезанный конец сломанного болта длиной 1 см) | 71,5 |
Это очень грубые цифры. Но вы можете видеть, насколько велик диапазон в зависимости от плотности материалов, когда вы смотрите на плоский квадрат, и насколько велика разница между легкой майларовой изоляцией и сталью, а также насколько просто меняется форма стальных обломков в последние несколько строк от нашего квадрата к сфере, кубу, а затем к нашему гипотетическому куску сломанного болта. Изменение формы имеет большую разницу в окончательном баллистическом коэффициенте, и это определяет, насколько быстро наш объект потеряет свою кинетическую энергию и, следовательно, насколько быстро будет уменьшаться его орбита. Когда вы посмотрите, как это вписывается в математику орбитального распада, вы увидите, что этот параметр означает, что для заданного размера обломков, 1 см в случае вашего вопроса, не зная, из чего он сделан, и не имея лучшего представления о форме, ты можешь' Аналитически заранее предсказать, сколько времени потребуется для распада. Когда вы добавляете дополнительный фактор того, насколько отличается масса между тонким плоским куском сломанного листа по сравнению с чем-то вроде куба, сферы или цилиндра, это еще больше увеличивает диапазон, на который вы смотрите.
Когда люди говорят о приблизительном времени распада вещей, они часто просто смотрят на статистические средние времена распада в реальном мире. Одним из лучших примеров являются кубсаты, которые, поскольку они имеют известную форму и все вписываются в довольно общую общую массу, могут быть довольно хорошо аппроксимированы. как https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/641/1/012026/pdfНо случайный космический мусор не имеет однородной формы, и его материал, как правило, не очень хорошо известен для мельчайших кусочков, поэтому люди просто возвращаются к тому, чтобы брать информацию об отслеживании, которая у нас есть, и строить статистические приближения, которые можно использовать в качестве наилучшего предположения, что приводит к приближениям. как тот, который был выпущен UNOOSA, на который ссылается один из других ответов здесь https://space.stackexchange.com/a/55995/19695
Нг Ф
ДЖОН КИБЛ
Фракс
Брайан
слебетман