Scheinsatellit zerstört, um Weltraumschrottkollisionen zu untersuchen

DebriSat

Zur Zerstörung verurteilt ist DebriSat, eine nicht funktionsfähige, maßstabsgetreue Darstellung eines modernen Satelliten, die hier vor dem Test am Zielpanzer Range G im Arnold Engineering Development Complex in Tennessee gezeigt wird. (Bildnachweis: US Air Force/Jacqueline Cowan)



Sprechen Sie über einen 'Knall-up'-Job.



Ein maßstabsgetreuer Lookalike eines modernen Satelliten wurde kürzlich in einer Bodentestkammer zerstört, um Wissenschaftlern zu helfen, die Auswirkungen von Weltraumkollisionen besser zu verstehen.

Zum Beispiel hat die Kollision zwischen dem US-amerikanischen Iridium 33 und der verlassenen russischen Raumsonde Cosmos 2251 im Jahr 2009 den Unterschied zwischen den Aufbruchfragmenten des neueren Iridiums im Vergleich zum älteren russischen Kosmos-Satelliten hervorgehoben. [ 7 wilde Wege, um Weltraumschrott aufzuräumen ]



Auf der einen Seite haben das Verteidigungsministerium (DOD) und die Satellitenzerlegungsmodelle der NASA die Fragmente des älteren Cosmos-Satelliten gut beschrieben. Bei der Auflösungsprognose der Iridium 33 gab es jedoch deutliche Abweichungen.

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Forscher stehen vor DebriSat.



Forscher stehen vor DebriSat.(Bildnachweis: DebriSat-Projekt)

Gemeinschaftsarbeit

Der DebriSat-Test wurde entwickelt, um Forschern zu helfen, bessere Modelle für das Aufbrechen von Satelliten zu erstellen. Die aus dem Test gewonnenen Daten könnten auch Menschen helfen, die in der orbitalen Trümmergemeinschaft arbeiten.

'Dies war ein sehr wichtiges Experiment, von dem viele Gruppen profitieren würden', sagte Jer Chyi (J.-C.) Liou, NASA-Chefwissenschaftler für Orbitalschrott vom NASA Orbital Debris Program Office im Johnson Space Center in Houston, Texas.



Im vergangenen August erläuterte Liou das DebriSat-Experiment während der 40. Wissenschaftlichen Versammlung des Ausschusses für Weltraumforschung (COSPAR), die in Moskau, Russland, stattfand.

Der Test sei eine gemeinsame Anstrengung mehrerer Organisationen, sagte Liou, darunter das US Air ForceSpace and Missile Systems Center, die NASA, die Aerospace Corp., die University of Florida und der Air Force Arnold Engineering Development Complex (AEDC).

Explosion aus der Vergangenheit

Marlon Sorge und Patti Sheaffer von The Aerospace Corporation untersuchen das größte Panzerfragment von DebrisLV. Das Team trug Ausrüstung, um sie vor Staub sowie Schnitten und Prellungen zu schützen.

Marlon Sorge und Patti Sheaffer von The Aerospace Corporation untersuchen das größte Panzerfragment von DebrisLV. Das Team trug Ausrüstung, um sie vor Staub sowie Schnitten und Prellungen zu schützen.(Bildnachweis: DebriSat-Projekt)

Die Notwendigkeit von Aufpralltests im Labor wurde vom DOD und der NASA vor Jahrzehnten erkannt, sagte Liou gegenüber demokratija.eu. Daten aus dem jüngsten Test, sagte er, können Satellitenzerlegungsmodelle verbessern und auch dazu beitragen, das Weltraum-Situationsbewusstsein zu verbessern – die Fähigkeit, die physikalischen Eigenschaften von von Menschenhand geschaffenen Objekten im Orbit um die Erde zu sehen, zu verstehen und vorherzusagen, mit den Zielen von Umweltdefinition und Schutz von einsatzfähigen Raumfahrzeugen.

Liou sagte, dass es 1992 einen wichtigen laborbasierten Test gegeben habe, der von der damaligen Defense Nuclear Agency und der AEDC durchgeführt wurde. Es wurde der Satellite Orbital Debris Characterization Impact Test oder SOCIT genannt. Ein Navigationssatellit der U.S. Navy Transit aus den 1960er Jahren wurde in dieser Testkammerbewertung verwendet.

'Sie können sich vorstellen, dass sich die Materialien und Konstruktionstechniken, die wir heute für den Bau von Satelliten verwenden, stark von denen in den 1960er Jahren unterscheiden', sagte Liou.

Donnergrollen

Das 123-Pfund (56 Kilogramm) DebriSat Es dauerte etwa zwei Jahre, um zu entwerfen und zu bauen, sagte Liou. 'Es war eine gute Darstellung der modernen Satelliten, die in der erdnahen Umlaufbahn operieren.'

DebriSat wurde komplett mit wichtigen Subsystemen und Standardkomponenten geliefert – wie Sonnenkollektoren, Startracker, Reaktionsräder, Flugcomputer, Triebwerke, Antennen, Avionikboxen und Verkabelung. Es wurde von der University of Florida entworfen und hergestellt und an die AEDC zur Zerstörung geliefert.

Für den Test wurde der leichte Gaswerfer Range G von AEDC verwendet, eine Ausrüstung, die Projektile über 1 Pfund mit Hypergeschwindigkeits-Umlaufgeschwindigkeiten schleudern kann.

„In den Vereinigten Staaten ist es die einzige Anlage, die ein Projektil mit ausreichender kinetischer Energie abfeuern kann, um DebriSat vollständig zu zertrümmern. Das war das ganze Ziel dieses Tests“, sagte Liou. 'Es war wie Donnergrollen', sagte er, als das Experiment am 15. April durchgeführt wurde.

Ein mehr als 1,2 Pfund (570 Gramm) schweres Projektil traf DebriSat mit einer Geschwindigkeit von über 15.210 Meilen pro Stunde (6,8 km/s) und zertrümmerte das Ziel vollständig , eine Methode namens 'Soft-Catch'. [ Satelliten-Quiz? Wie viel weißt du? ]

DebriSat soll zerstört werden, um Wissenschaftlern zu helfen, mehr darüber zu erfahren, wie moderne Satelliten zu zerstörerischem Weltraumschrott werden.

DebriSat soll zerstört werden, um Wissenschaftlern zu helfen, mehr darüber zu erfahren, wie moderne Satelliten zu zerstörerischem Weltraumschrott werden.(Bildnachweis: DebriSat Project/J.-C. Liou)

Die Stücke aufheben

Das Ergebnis des Testschusses: Geschätzte 85.000 Fragmente, die 2 Millimeter und größer sind.

'Wir kennen das Ergebnis nicht, bis wir die Fragmente tatsächlich durchgehen, sie verarbeiten, die Zahlen aufheben und zählen', sagte Liou. 'Diese 85.000 sind nicht alles, da dies ein Richtwert für Planungszwecke ist, basierend auf dem aktuellen NASA-Satellitenzerlegungsmodell.'

Eine Armee von Studenten wertet die DebriSat-Schrotte sorgfältig aus, sagte Liou.

'Es war ein gut geplanter Test und was passiert ist, war genau das, was wir erwartet hatten', fügte er hinzu. „Das Ziel wurde vollständig in Zehntausende oder mehr kleine Stücke zerschlagen. Wir gehen gerade die Daten durch…ein mühsamer Aufwand, aber notwendig, um die Daten zu bekommen.'

Ein erster Schritt besteht darin, alle Schaumstoffplatten und Schaumstoffteile zu röntgen, um die DebriSat-Reste zu extrahieren, sagte Liou. „Der aktuelle Plan sieht vor, die Fragmente vollständig zu verarbeiten, die Fragmente zu extrahieren und die Eigenschaften der Fragmente zu messen. Es wird zwei bis drei Jahre dauern, vorausgesetzt, wir können das Budget bekommen, das wir gerne hätten“, sagte er.

Vor und nach der Auflösung von DebriSat.

Vor und nach der Auflösung von DebriSat.(Bildnachweis: DebriSat Project/J.-C. Liou)

Hoher Detailgrad

Eine Debris Launch Vehicle (DebrisLV) von The Aerospace Corp. aus El Segundo, Kalifornien, wurde ebenfalls im Arnold Engineering Development Complex zerstört. Der DebrisLV-Schlagtest wurde zwei Wochen vor dem DebriSat-Test durchgeführt – am 1. April.

'Die DebriSat-Tests wurden entwickelt, um einen hohen Detailgrad zu bieten und gleichzeitig repräsentativ für das, was ein reales Ereignis sein könnte', sagte Marlon Sorge von The Aerospace Corp.

Das für den Übungsschuss verwendete DebrisLV-Ziel wurde schließlich zu einem eigenen Experiment, sagte Sorge. Die Aerospace Corp. konstruierte DebrisLV, ein Modell einer Oberstufe, und war sogar in der Lage, echte Flughardware darin zu verwenden, sagte er.

'Obwohl wir davon ausgehen, dass Kollisionen mit oberen Stufen einer der Hauptverursacher der zukünftigen Trümmerpopulation sein werden, haben wir nur wenige Daten zu diesen Ereignissen', sagte Sorge. Der DebrisLV-Test wird die ersten wirklichen Details zu Kollisionen der oberen Stufen liefern, sagte er.

Dieses Bild zeigt die Zerstörung von DebriSat während seines Tests.

Dieses Bild zeigt die Zerstörung von DebriSat während seines Tests.(Bildnachweis: NASA)

Möglichst realistisch

Sorge teilte demokratija.eu mit, dass DebriSat selbst einen sehr detaillierten Designprozess durchlaufen habe, um es so realistisch wie möglich zu gestalten.

'Informationen zu über 100 aktuellen Satellitendesigns wurden verwendet, um DebriSat repräsentativ für echte Satelliten zu machen. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Komplexität realistisch genug war, um die große Menge an Trümmern zu erzeugen, die von einem realen Ereignis erwartet wird“, sagte Sorge.

Das DOD und die NASA haben viel in Weltraumsysteme investiert, die vor Trümmern geschützt werden müssen, sagte Sorge.

'Zwischen den Daten der Trümmercharakterisierung und den vielen Instrumenten zur Beobachtung der Tests werden die gesamte Trümmergemeinschaft und die Weltraumgemeinschaft insgesamt von diesem Projekt profitieren', schloss Sorge.

Leonard David berichtet seit mehr als fünf Jahrzehnten über die Raumfahrtindustrie. Er ist ehemaliger Forschungsdirektor der National Commission on Space und Co-Autor von Buzz Aldrins 2013 erschienenem Buch „Mission to Mars – My Vision for Space Exploration“, das von National Geographic herausgegeben wurde. Folge uns @spacedotcom , Facebook und Google+ . Originalartikel zu demokratija.eu .