{"id":11164,"date":"2015-06-26T08:51:23","date_gmt":"2015-06-26T06:51:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=11164"},"modified":"2015-06-26T10:04:09","modified_gmt":"2015-06-26T08:04:09","slug":"in-jedem-guten-schwindel-steckt-ein-koernchen-wahrheit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2015\/06\/26\/in-jedem-guten-schwindel-steckt-ein-koernchen-wahrheit\/","title":{"rendered":"In jedem guten Schwindel steckt ein K&ouml;rnchen Wahrheit"},"content":{"rendered":"<p>So auch in meinem letzten Blogeintrag. Die Sache ist eigentlich ganz einfach: Die Gef&auml;hrlichkeit durch Weltraumm&uuml;ll ist durch ein paar Faktoren gegeben:<\/p>\n<ul>\n<li>Die Lebensdauer jedes St&uuml;cks Weltraumm&uuml;lls<\/li>\n<li>Die Anzahl der Bruchst&uuml;cke<\/li>\n<li>Die Anzahl der Objekte die getroffen werden k&ouml;nnen<\/li>\n<\/ul>\n<p>Heute machen wir uns hier viel mehr Gedanken als fr&uuml;her. So werden alle Oberstufen heute passiviert, sprich wenn es geht versucht man sie zu deorbitieren. Bei GTO-Bahnen geht das indem man den Treibstoff gegen die Bahnrichtung entl&auml;sst, er bremst dann etwas die Stufe ab und weil diese Bahnen einen erdn&auml;chsten Punkt meiste von nur 200 bis 300 km H&ouml;he haben, vergl&uuml;hen sie. Bei der\u00a0<a href=\"http:\/\/www.amazon.de\/gp\/product\/3844806199\/ref=as_li_tl?ie=UTF8&amp;camp=1638&amp;creative=19454&amp;creativeASIN=3844806199&amp;linkCode=as2&amp;tag=berndleitenbs-21&amp;linkId=SKJSDWTCLO5LNZO7\">Vega<\/a><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/ir-de.amazon-adsystem.com\/e\/ir?t=berndleitenbs-21&amp;l=as2&amp;o=3&amp;a=3844806199\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" border=\"0\" \/> nutzt man den Resttreibstoff um die Umlaufbahn abzusenken. Die Vega hat normalerweise Missionen in denen sie sonnensynchrone Umlaufbahnen erreicht, in denen die Lebensdauer von Satelliten im Bereich von Jahrzehnten bis Jahrhunderten liegt. &Auml;hnliche Strategien haben die USA, jedoch noch nicht Russland und China.<!--more--><\/p>\n<p>Gerade Oberstufen sind problematisch. Denn erw&auml;rmt sich der Treibstoff in den Tanks, so kann er diese explosiv sprengen (es muss nicht mal zu einer Explosion von hypergolen Treibstoffen kommen) und man erzeugt viele kleine Bruchst&uuml;cke, die in einer gro&szlig;en Wolke um den urspr&uuml;nglichen Punkt herum. Ein weitere Punkt den man mittlerweile angeht ist das man den Satelliten so viel Treibstoff mitgibt dass man am Ende ihrer Lebensdauer die Umlaufbahn absenken k&ouml;nnen. Die ESA hat z.B. den Satelliten ERS-2 von 780 auf 573 km <a href=\"https:\/\/earth.esa.int\/web\/guest\/news\/-\/asset_publisher\/G2mU\/content\/ers-satellite-missions-complete-after-20-years-7895\">abgesenkt<\/a>. Die Lebensdauer im Orbit ist nat&uuml;rlich variabel. Sie h&auml;ngt von Sonnenaktivit&auml;t aber vor allem aber von der Form ab. Satelliten mit sehr ausladenden Solarpaneelen oder SAR-Antennen sinken schneller als kompakte oder gar aerodynamische Satelliten (such solche gibt es: die KH1-10 Serie oder GOCE sind Beispiele daf&uuml;r. Unterschreitet man 600 km H&ouml;he so kommen Objekte in 20 bis 30 Jahren wieder zur&uuml;ck zur Erde.\u00a0 In h&ouml;heren Bahnen steigt die Lebensdauer rasch an. Satelliten im GEO Orbit kann man nicht deorbitieren, man man&ouml;vriert sie stattdessen in einen h&ouml;heren Friedhofsorbit und entl&auml;sst dort Restfl&uuml;ssigkeiten und Gase.<\/p>\n<p>Ich habe mal nach den IPS Programm (siehe Link) die Lebensdauer eines Satelliten unter folgenden Grundananahmen berechnet:<\/p>\n<p>Masse 125 kg, Fl&auml;che die abbremst: 3 m\u00b2, Solarer Flux 180 SFU (Mittelwert zwischen den bekannten Extremwerten von 65 und 300) und geomagnetischer flux AP = 19 (ebenfalls Mittelwert zwischen den bekannten Extremen 7 und 30):<\/p>\n<table class=\"auto-style2\">\n<tbody>\n<tr>\n<th>H&ouml;he<\/th>\n<th>Lebensdauer<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">600 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">6,9 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">650 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">14,5 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">700 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">29,2 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">750 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">56,3 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">800 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">102 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">850 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">180 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">900 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">302 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">950 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">486 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">1000 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">749 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">1050 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">1105 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">1100 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">1567 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">1150 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">2135 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">1200 km<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">2800 Jahre<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Das sind zwar nur Annahmen, doch ab 700 km kann man ohne Problem mit den Mittelwerten von SFU und AP rechnen, da diese mit dem elfj&auml;hrigen Sonnenzyklus schwanken und man ist da schon bei reiner Aufenthaltsdauer die ein vielfaches der Zykluszeit ist. Offen ist eben die Fl&auml;che, doch selbst wenn der Satellit 6 m\u00b2 Fl&auml;che h&auml;tte, was bei dieser Gr&ouml;&szlig;e enorm viel w&auml;re, dauert es noch 1400 Jahre bis er aus 1200 km Ausgangsh&ouml;he vergl&uuml;ht. Das betrifft die Satelliten von Oneweb . Bei Google sind es 100 km weniger als 1100 km, was nun aber nicht wirklich viel &auml;ndert &#8211; dann sind es eben noch 1500 Jahre bis sie vergl&uuml;ht sind.<\/p>\n<p>Daraus folgt eines: zum einen muss man bei einer solchen Konstellation viel mehr Vorsorgen treffen, das die Satelliten am Ende des Lebens aus dem Orbit entfernt werden, denn sonst sind sie wandelnde Zeitbomben. Solange sie leben und Treibstoff haben, k&ouml;nnen sie aktiv Weltraum M&uuml;ll ausweichen. Das betrifft aber nur bekannten St&uuml;cken. Radar kann St&uuml;cke im Dezimeterbereich orten, doch bei Relativgeschwindigkeiten von 7-14 km\/s sind selbst kleinere St&uuml;cke enorm gef&auml;hrlich. Zwar haben heute schon Satelliten daf&uuml;r Treibstoff, das n&uuml;tzt aber nichts, wenn man keinen Kontakt hat, wie dies vor einigen Jahren bei Enisat <a href=\"https:\/\/earth.esa.int\/web\/guest\/news\/-\/asset_publisher\/G2mU\/content\/good-bye-envisat-and-thank-you\">passierte<\/a>. Irgendein elektronisches Teil fiel aus, seitdem zieht er weiter stumm seine Kreise. Doch das kann man technisch l&ouml;sen: die einfachste M&ouml;glichkeit w&auml;re ein Feststofftriebwerk, das so eingebaut ist, das es bei der normalen Ausrichtung gegen die Betriebsrichtung feuert, verbunden mit einem mehrfach redundanten Timer, der bei Inbetriebsnahme gestartet wird und z.B. nach 3 Monaten abl&auml;uft und dann das Triebwerk z&uuml;ndet. Die Bodenkontrolle kann ihn, solange der Satellit unter Kontrolle ist, jederzeit (z.B. t&auml;glich) erneut starten, aber nicht anhalten. Sobald der Funkkontakt verloren geht, oder es eine andere St&ouml;rung ist (Ausfall der Stromversorgung, Bordcomputer etc.) wird nach 3 Monaten der Satellit deorbitiert. Meiner Ansicht nach sollten, weil es schon einige ausgefallene Satelliten gibt, alle neuen Satelliten so eine Sicherung haben nicht nur Google\/SpaceX und OneWeb. Zumindest OneWeb rechnet doch mit einigen Ausf&auml;llen &#8211; bei 648 Satelliten f&uuml;r den Betrieb wird man 900 bauen, also doch einiges mehr als man braucht. Das sind 38,8% &#8222;Spares&#8220;. Auch wenn der Vergleich hinkt: <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Iridium_(Kommunikationssystem)\">Iridium<\/a> als gr&ouml;&szlig;tes bisher bekanntes Netz arbeitet mit 66 aktiven und 11 Reservesatelliten also 16,6% &#8222;Spares&#8220;. Ein Schelm wenn da jemand auf die Idee kommt, man rechnet mit dem einen oder anderen Ausfall durch Schrotttreffer.<\/p>\n<p>Kommen wir aber zur&uuml;ck zum M&uuml;ll: er ist ist der Tat ein Problem, denn alle Satelliten sowohl von OneWeb wie Google\/SpaceX werden in einem Bereich von 1100 bis 1200 km ihre Kreise ziehen. Heute ist der Bereich zwischen 700 und 800 km relativ gut bev&ouml;lkert. Bisher gab es 1622 Nutzlasten im Bereich von 700 bis 1500 km (Perig&auml;um) davon sind 1586 noch im Erdorbit. Nimmt man nur den Bereich den die beiden Netzwerke abdecken (1050-1250 km, jeweils mit 50 km Sicherheitszone) so sind es 91, die alle noch im Orbit sind Das neue System mit 4000 bzw. 900 Satelliten ist um die Gr&ouml;&szlig;enordnung 50 mehr. Dabei nehmen schon jetzt die Treffer zu:\u00a0 Alle 2014 wurden zwei Irdiumsatelliten von Tr&uuml;mmern getroffen.<\/p>\n<p>Die Zahl der Teile im Orbit ist deutlich angestiegen. Bis 2010 verzeichnete die NASA nur Zehn echte Explosionen im Orbit.\u00a0 Allerdings waren 6 davon im letzten Jahrzehnt. Damals gab es 19.000 Bruchst&uuml;cke im Orbit, alleine der gezielte Abschuss von Fengyun 2C produzierte &uuml;ber 3000 Bruchst&uuml;cke. Egal wie man es sieht &#8211; hinsichtlich der Zahl sind es viel mehr Satelliten als bisher, ja sogar mehr als bisher insgesamt gestartet wurden (bis Ende 2010 4700 Missionen, davon die meisten in kurzlebige erdnahe Orbits). Ich w&uuml;rde die Wahrscheinlichkeit um den Faktor 100 h&ouml;her ansiedeln als bisher. Bei Iridiums gab es drei Kollisionen seit 2099, Wenn wir eine Kollision pro Jahrzehnt als minimale Grenze ansetzen, dann d&uuml;rften pro Jahr zehn Satelliten getroffen werden. Das Problem ist ihre Bruchst&uuml;cke in einer Wolke um die urspr&uuml;ngliche Bahn streuen &#8211; sie bekommen einen zus&auml;tzlichen Impuls. der kann das Perig&auml;um absenken, dann vergl&uuml;hen sie schneller &#8211; sind dann aber auch eine Gefahr f&uuml;r niedrig fliegende Objekte. So musste als ein ATV angekoppelt war die ISS schon einer PSLV Oberstufe ausweichen die urspr&uuml;nglich mal einen Satelliten 400 km h&ouml;her ausgesetzt hatte. Die meisten werden aber Seitw&auml;rts abgelenkt oder beschleunigt. Sie bilden eine langlebige Tr&uuml;mmerwolke. Beim unten diskutierten ASAT-Test lagen die extreme bei den Bahnen zwischen 200 und 4000 km.<\/p>\n<p>Nehmen wir den Antisatellitentest von China vom 11.7.2007. Ziel war der in einer 849 x 866 km hohen Umlaufbahn befindliche ausgediente Wettersatellit Feng yun 1c. Er wurde von einem Projektil zerst&ouml;rt. F&uuml;nfeinhalb Jahre sp&auml;ter waren von 3312 bekannten (sprich so gro&szlig;en das Radar sie erfassen konnten) Bruchst&uuml;cken nur 236 vergl&uuml;ht. Eine Berechnung ergab, das je nach Sonnenaktivit&auml;t zwischen 12 und 35 Prozent (Mittel: 20 %) in 100 Jahren vergl&uuml;hen. Dabei ist dieser Satellit auf einer Bahn die wie ein Blick in die Tabelle, zeigt eine Lebensdauer hat die um den Faktor 10 unter der f&uuml;r die beiden Konstellationen geplanten liegt.<\/p>\n<p>So gesehen ist meiner Ansicht nach die Gefahr von Folgekollissionen die weitere Satelliten zerst&ouml;ren recht gro&szlig;. Nat&uuml;rlich kann man wenn man bekannten Objekten ausweichen. Doch bei 900 oder 4000 Objekten wird das aufwendig, vor allem wenn nicht einen Satelliten sondern 4000 kontrollieren muss. Bei mehr Objekten\u00a0 wird das rasch aufwendig. Zudem greift das nur bei bekannten Objekten. Die NASA errechnete das beim Feng Yun 1C Vorkommnis 150.000 Bruchst&uuml;cke mit Durchmessern &uuml;ber 1 cm entstehen. Angenommen jedes wiegt 0,5 g und bewegt sich mit 8000 m\/s relativ zum Satelliten (die NASA spricht von typischen Kollissionsgeschwindigkeiten von 8 bis 10 km\/s) dann hat es dieselbe kinetische Energie wie ein 50 g Projektil das ein Gewehr abfeuert (800 m\/s). Das ist das Gewicht einer Patrone vom Kaliber .50 BMG, also das was schwere Maschinengewehre und einige Scharfsch&uuml;tzengewhre verwenden. Das ist das gr&ouml;&szlig;te &#8222;normale2 Kaliber.<\/p>\n<p>Ein Schutz (der wohl eher in einem doppelwandigen Whippleschild besteht) greift nur bedingt, Die gr&ouml;&szlig;te Fl&auml;che nehmen die Solarzellen ein und die wird man systembedingt nicht sch&uuml;tzen k&ouml;nnen.<\/p>\n<p>Warum ich das Szenario nicht von der Hand wissen kann, das diese Zone mal ein Minenfeld wird, und wahrscheinlich auch die darunterliegende &uuml;ber 600 km H&ouml;he, liegt auf der Hand. Wir machen uns jetzt schon Sorgen um Kleinsatelliten die jetzt von einigen Firmen zur Erdbeobachtung geplant sind. Diese werden in Bahnh&ouml;hen unter 630 km ausgesetzt &#8211; sie sollen ja einige Jahre arbeiten. Bei dem derzeitigen Mittransport zur ISS in 400 km H&ouml;he w&uuml;rde obiges Objekt in maximal einem dreiviertel Jahr ohne Anhebung der Bahn vergl&uuml;hen. Dabei reden wir von Dutzenden Satelliten, zusammen vielleicht 100.Das war auch der Inhalt des Links den ich letztes Mal postete. Ich dachte das der Sprung &#8222;sorgen bei 100 Satelliten in einer erdnahen Bahn -&gt; was passiert dann erst bei 5000 in einer erdferneren Bahn?&#8220; die Leser nicht geistig &uuml;berfordert.<\/p>\n<p>Die Projekte scheinen sich darum nicht zu k&uuml;mmern: Oneweb hat gerade 21 Starts bei Arianespace und 39 bei Virgin Galactic <a href=\"http:\/\/spacenews.com\/oneweb-just-placed-what-its-calling-the-largest-commercial-web-order-in-history\/\">bestellt<\/a>. Mit Optionen f&uuml;r acht weitere bei Arianespace und 100 bei Virgin Galactic bestellt &#8211; der gr&ouml;&szlig;te Auftrag in der Geschichte der Tr&auml;gerindustrie. Mich wundert nur das geringe Volumen von 500 Millionen US-$, das reicht bei Arianespace f&uuml;r gerade mal sieben Sojus Starts.<\/p>\n<p>Links:<\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/wattsupwiththat.com\/2009\/01\/04\/solar-geomagnetic-ap-index-now-at-lowest-point-in-its-history\/http:\/\/wattsupwiththat.com\/2009\/01\/04\/solar-geomagnetic-ap-index-now-at-lowest-point-in-its-history\/\"> http:\/\/wattsupwiththat.com\/2009\/01\/04\/solar-geomagnetic-ap-index-now-at-lowest-point-in-its-history\/<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/www.ips.gov.au\/Category\/Educational\/Space%2520Weather\/Space%2520Weather%2520Effects\/SatelliteOrbitalDecayCalculations.pdfhttp:\/\/www.ips.gov.au\/Category\/Educational\/Space%2520Weather\/Space%2520Weather%2520Effects\/SatelliteOrbitalDecayCalculations.pdf\"> http:\/\/www.ips.gov.au\/Category\/Educational\/Space%20Weather\/Space%20Weather%20Effects\/SatelliteOrbitalDecayCalculations.pdf<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/www.networkworld.com\/article\/2231453\/security\/nasa-identifies-top-ten-space-junk-missions.htmlhttp:\/\/www.networkworld.com\/article\/2231453\/security\/nasa-identifies-top-ten-space-junk-missions.html\"> http:\/\/www.networkworld.com\/article\/2231453\/security\/nasa-identifies-top-ten-space-junk-missions.html<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"https:\/\/celestrak.com\/events\/asat.asphttps:\/\/celestrak.com\/events\/asat.asp\">https:\/\/celestrak.com\/events\/asat.asp<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/orbitaldebris.jsc.nasa.gov\/index.htmlhttp:\/\/orbitaldebris.jsc.nasa.gov\/index.html\">http:\/\/orbitaldebris.jsc.nasa.gov\/index.html<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/12,7_%25C3%2597_99_mm_NATOhttps:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/12,7_%25C3%2597_99_mm_NATO\">https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/12,7_%C3%97_99_mm_NATO<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/spacenews.com\/smallsat-operators-have-yet-to-allay-concerns-about-space-junk\/http:\/\/spacenews.com\/smallsat-operators-have-yet-to-allay-concerns-about-space-junk\/\"> http:\/\/spacenews.com\/smallsat-operators-have-yet-to-allay-concerns-about-space-junk\/<\/a><\/p>\n<p><a class=\"auto-style1\" href=\"http:\/\/spacenews.com\/oneweb-just-placed-what-its-calling-the-largest-commercial-web-order-in-history\/http:\/\/spacenews.com\/oneweb-just-placed-what-its-calling-the-largest-commercial-web-order-in-history\/\"> http:\/\/spacenews.com\/oneweb-just-placed-what-its-calling-the-largest-commercial-web-order-in-history\/<\/a><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg05.met.vgwort.de\/na\/32cf49fb946b4cbe8c251d7b494aaaba\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>So auch in meinem letzten Blogeintrag. 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Ich habe das Thema \u201eSaturn\u2026","rel":"","context":"In &quot;Raumfahrt&quot;","block_context":{"text":"Raumfahrt","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/raumfahrt\/"},"img":{"alt_text":"","src":"http:\/\/vg06.met.vgwort.de\/na\/7f9f0465c933497ebc396f676650eb5d","width":350,"height":200},"classes":[]}],"jetpack_sharing_enabled":true,"amp_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11164","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/169"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11164"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11164\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11164"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=11164"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=11164"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}