Tag archive

satelites

170.000.000 Space Debris και η αποστολή Remove Debris

in Astronomy by

Η ανθρώπινη δραστηριότητα αφήνει πάντα στο πέρασμά της εμφανή σημάδια. Ακόμα και η επίσκεψη μας στο Φεγγάρι, άφησε πίσω από υπολείμματα εργαλείων μέχρι και συσκευές (όπως η ανακλαστική επιφάνεια που έχει τοποθετηθεί εκεί προς μέτρηση της απόστασης Γης-Σελήνης). Επιπροσθέτως, ολόκληροι εξοπλισμοί έχουν μείνει εκεί (όπως αυτός που άφησε πίσω του η αποστολή Apollo 17) για να μαρτυρούν το πέρασμά μας. Και αν αυτά τα ανθρώπινα σημάδια φαντάζουν πολλά, δεν συγκρίνονται με τα “σκουπίδια” που έχουμε αφήσει γύρω από τον πλανήτη μας και βρίσκονται σε τροχιά. Όλοι θα έχουμε ακούσει τον όρο Space Debris.

Με τον όρο αυτό, ή με παρόμοιους όπως space junk, space waste, space trash, space litter και space garbage, αναφερόμαστε στη μάζα των ανθρωπογενών αντικειμένων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Τέτοια αντικείμενα μπορεί να είναι παλιοί δορυφόροί, εργαλεία απο τον ISS ή κομμάτια από αποσπούμενα μέρη πυραύλων, αλλά και θραύσματα από την αποσύνθεσή τους, τη διάβρωση τους (όπως κομμάτια από χρώμα) και τις συγκρούσεις με άλλα θραύσματα. Ένα αξιομνημόνευτο παράδειγμα αποτελεί ο Envisat, που μετά από περίπου 10 χρόνια πολύτιμων ερευνών σταμάτησε να λειτουργεί  (το 2012). Ο Envisat έχει μέγεθος όμοιο με ένα διώροφο λεωφορείο. Πιο συγκεκριμένα το μήκος είναι περίπου εννέα μέτρα και το πλάτος του πέντε, ενώ ζυγίζει γύρω στα 8.000 κιλά. Οι ειδικοί φοβούνται ότι για τα επόμενα 150 χρόνια ο εκτός λειτουργίας ογκώδης δορυφόρος θα αποτελεί ένα επικίνδυνο διαστημικό «σκουπίδι» για τη Γη.

Από τον Ιούλιο του 2013, έχουμε παρατηρήσει περισσότερα από 170 εκατομμύρια συντρίμμια μικρότερα από 1 cm (0,4 ίντσες), τα οποία μπορούν να προκαλέσουν σοβαρούς κινδύνους σε διαστημικά σκάφη και δορυφόρους. Κάτω από 2.000 χιλιόμετρα (1.200 μίλια) Γήινου Υψόμετρου, τα συντρίμμια είναι πυκνότερα από τα μετέωρα. Για λόγους σύγκρισης, αναφέρουμε πως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) περιστρέφεται στην περιοχή των 300-400 χιλιομέτρων (190-250 μίλια).

 

 

Χαρακτηριστικά συντριμμιών και ποσότητες:

 

  • Συντρίμια με διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση των 10 εκατοστών:
Space Debris of d ≥10cm (May 2009, ESA MASTER Model) Image Credit : ESA
Συνολικός Αριθμός ≈ 29,000
Συνολική Μάζα ≈ 6,500 τόνοι
Ενώ τα “μεγάλα” συντρίμια αποτελούν μόνο το 0,017% των συνολικών συντριμμιών, ωστόσο αποτελούν το 40% της μάζας των αντικειμένων σε χαμηλές τροχιές (Low Earth Objects – LEO).

 

  • Συντρίμια με διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση του 1 εκατοστού:
Space Debris of d ≥1cm (May 2009, ESA MASTER Model) Image Credit : ESA

Συνολικός Αριθμός ≈ 740,000
Συνολική Μάζα ≈ 6,550 τόνοι

  • Συντρίμια με διάμετρο μικρότερη του 1 εκατοστού:

Συνολικός Αριθμός ≈ 170,000,000
Συνολική Μάζα ≥ 7500 τόνοι

Συνεχίζουμε κάθε μέρα να προσθέτουμε περισσότερα σκουπίδια στην τροχιά της Γης και προφανώς ένα σημαντικό ποσοστό των διαστημικών αποστολών δεν ακολουθούν τις κατευθυντήριες γραμμές που αποσκοπούν στην ελαχιστοποίηση της δημιουργίας νέων συντριμμιών.

 

Οι περισσότεροι θα αναρωτιούνται πόσο επικίνδυνα μπορεί να είναι αυτά τα τόσο μικρά κομματάκια ύλης.

Από τις 4 Οκτωβρίου του 1957, λίγα χρόνια αφότου άρχισε η Διαστημική Εποχή, έχουν εκτοξευθεί περισσότεροι από 5,250 δορυφόροι. Αλλά μόνο περίπου 1200 είναι δορυφόροι εργασίας, οι υπόλοιποι αποτελούν συντρίμμια και δεν εξυπηρετούν πλέον κανένα χρήσιμο σκοπό. Πολλά εγκαταλελειμμένα σκάφη έχουν εκραγεί ή έχουν σπάσει, δημιουργώντας όπως αναφέραμε περίπου 750.000 τεμάχια μεγαλύτερα από 1 cm και περίπου 166 εκατομμύρια κομμάτια του 1 mm. Σε τροχιά, αυτά τα αντικείμενα έχουν τεράστιες σχετικές ταχύτητες, γρηγορότερα από μια σφαίρα, και μπορούν να καταστρέψουν τη λειτουργία κάποιου δορυφόρου, σχετικού με ζωτικής σημασίας λειτουργίες, όπως είναι οι τηλεπικοινωνίες, η πρόβλεψη καιρού, η πλοήγηση, η παρακολούθηση του κλίματος κ.α.

Οι μισοί ενεργοί δορυφόροι βρίσκονται στην χαμηλές Γήινες τροχιές (Low Earth Orbits), μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια. Μερικά από τα πιο αξιοσημείωτα από αυτά είναι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και πολλοί δορυφόροι γεωσκόπησης. Ένας στους 20 ενεργούς δορυφόρους βρίσκεται σε μέση Γήινη τροχια (Medium-Earth Orbit), περίπου 20.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη και αποτελούν γενικά δορυφόρους που χρησιμοποιούνται για πλοήγηση. Τέλος  οι υπόλοιποι βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά, σε υψόμετρο περίπου 36.000 χιλιομέτρων.

Τον περασμενο χρονο ενα μικρο κομματι απο συντριμμια εσπασε ενα παραθυρο στον Διεθνη Διαστημικο Σταθμο. Image Credit: bbc.com

Ενδεικτικά αναφέρουμε μερικές συγκρίσεις:

  • Θραύσμα μάζας 1 gram αν συγκρουστεί με ταχύτητα 2 km/s ισοδυναμεί με 1 gram TNT, ενώ αν συγκρουστεί με ταχύτητα 16 km/s ισοδυναμεί με 64 gram TNT.
  • Αντικείμενο 1 χιλιοστού (≈ 170,000,000) μπορεί εύκολα να καταστρέψει τα συστήματα των δορυφόρων.
  • Αντικείμενο 1 εκατοστού (≈ 740,000) μπορεί να απενεργοποιήσει κάποιο δορυφόρο.
  • Αντικείμενο 10 εκατοστών (≈ 29,000) μπορεί να καταστρέψει ολοκληρωτικά κάποιο δορυφόρο.

Όμως οι καταστροφικές συνέπειες μιας σύγκρουσης, δεν σταματούν εκεί. Η σύγκρουση θα επιφέρει ένα νέο ποσό συντριμμιών, τα οποία θα προστεθούν στα ήδη υπάρχοντα. Αν τα συντρίμμια αυτά ξεπεράσουν μια κρίσιμη πυκνότητα, τότε θα λάβει χώρα το σύνδρομο Kessler. Ο λόγος για μια αλυσιδωτή αντίδραση συγκρούσεων που αυξάνουν εκουσίως την ποσότητα των συντριμμιών. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να επηρεάσει χρήσιμες ζώνες πολικής τροχιάς, να αυξήσει το κόστος προστασίας για αποστολές διαστημικών σκαφών και θα μπορούσε να επιπλέον καταστρέψει πολλούς εν ενεργεία δορυφόρους.

 


 

Πώς μπορεί να επιλυθεί όμως το πρόβλημα;

Όλα αυτά μας οδηγούν στο συμπέρασμα πως πρέπει επειγόντως να αναπτύξουμε τα μέσα για την ενεργό απομάκρυνση τέτοιων συντριμμιών. Οι διαστημικές υπηρεσίες πρέπει να προσπαθήσουν να διατηρήσουν όσο το δυνατόν καθαρότερο το τροχιακό περιβάλλον της Γης. Κύριος στόχος τίθεται το να ανασύρονται 10 ανενεργοί δορυφόροι από την τροχιά κάθε χρόνο.

Έτσι ετοιμάζεται να ξεκινήσει μια νέα πειραματική αποστολή που θα δοκιμάσει διάφορες καινοτόμες μεθόδους για να καθαρίσει τα συντρίμμια. Το διαστημόπλοιο RemoveDebris θα προσπαθήσει να παγιδεύσει ένα μικρό δορυφόρο με ένα δίχτυ, αλλά και να δοκιμάσει εάν ένα χαρτόνι είναι ένας αποτελεσματικός συλλέκτης σκουπιδιών.

Η συναρμολόγηση του διαστημικού σκάφους, το οποίο είναι περίπου στο μέγεθος ενός πλυντηρίου, πραγματοποιήθηκε στο Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) και έχει σχεδόν ολοκληρωθεί. Πολύ σύντομα θα είναι έτοιμο προς εκτόξευση, η οποία θα λάβει χώρα μέσα στον επόμενο χρόνο. Η αποστολή RemoveDebris διευθύνεται από το διαστημικό κέντρο του Surrey, που βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Surrey.

Το διαστημικο σκαφος εχει συναρμολογηθει στο Ηνωμενο Βασιλειο και συντομα θα συσκευαζεται για εκτοξευση. Image Credit: bbc.com

Το διαστημικό σκάφος αρχικά θα κατευθυνθεί προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και εκεί θα αποσυσκευαστεί από τους αστροναύτες. Ύστερα θα αφεθεί να εκτελέσει ελεύθερο τα πειράματα του σχετικά με τον καθαρισμό των συντριμμιών. Αρχικά θα αφήσει ελεύθερο ένα μικρό δορυφόρο, τον οποίο θα επανεγκλωβίσει με τη χρήση ενός διχτυού, δοκιμάζοντας τρόπους εγκλωβισμού συντριμμιών. Στη συνέχεια θα πειραματιστεί στην τεχνολογία de-orbiting (αποτροχιασμού). Καθώς η συσκευή θα κατέρχεται στη Γη, θα αναπτύξει ένα ιστίο 10 στρ., το οποίο θα αλλάξει την ταχύτητα της και θα εξασφαλίσει ότι θα καεί πλήρως στην ατμόσφαιρα, αποτρέποντας την να γίνει και αυτή ένα διαστημικό σκουπίδι.

Το διαστημικο σκαφος θα διαπιστωσει εαν ενα διχτυ μπορει να τραβηξει ενα μικρο δορυφορο. Image Credit: bbc.com

Οι συνεργαζόμενοι επιστήμονες ελπίζουν πως με την αποστολή αυτή, που το κόστος της ανέρχεται σε 15 εκατ. λίρες, θα αναπτυχθούν νέοι τρόποι καθαρισμού του χώρου γύρω από τη Γη. Μπορεί για τον περισσότερο κόσμο να μην αποτελεί άμεσο πρόβλημα, όμως παραμένει μια από τις χειρότερες περιβαλλοντικές καταστροφές που έχουμε δημιουργήσει.

 

 

 

Πηγές:

  • Article’s Image “themarketforideas.com”
  • esa.int  άρθρο  “Operation Space Debris
  • telegraph.co.uk  άρθρο  “750,000 pieces of debris orbiting Earth threaten future of spaceflight, warn experts
  • universetoday.com  άρθρο  “How Many Satellites are in Space?
  • bbc.com  άρθρο  “RemoveDebris: Space junk mission prepares for launch
  • wikipedia.org

*Η επεξεργασία της φωτογραίας έγινε από τον συντάκτη του άρθρου.

Νέα γενιά Δορυφόρων “Made in Space” coming soon

in Astronomy by

Οι δορυφόροι έχουν σχεδιαστεί για να επιβιώσουν σε δύο πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα: τη μικροβαρύτητα της τροχιάς και τις έντονες δυνάμεις που βιώνουν κατά την εκτόξευσή τους με κάποιο πύραυλο. Αυτό εκθέτει το ωφέλιμο φορτίο σε υψηλές πιέσεις και δονήσεις, καταστάσεις που περιορίζουν πραγματικά το σχεδιασμό του δορυφόρου.

Επιπλέον, οι εκτεταμένες δομές υποστήριξης που χρειάζονται ώστε να αντέξουν οι εκτοξευόμενοι δορυφόροι το βάναυσο ταξίδι, είναι άχρηστες όταν τελειώσει η διαδικασία. Επιπλέον, η κατασκευή δορυφόρων με αυτόν τον τρόπο περιορίζει την αποτελεσματικότητά τους στην τροχιά, επειδή περιορίζει το μέγεθος των εξαρτημάτων όπως τους πομπούς και τις ηλιακές συστοιχίες, καθώς επίσης και την επιλογή υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή.

Η εταιρεία Made in Space οραματίζεται την απευθείας κατασκευή δορυφόρων στο Διάστημα. Αντί να κατασκευάσουμε δορυφόρους εδώ στη Γη και να τους εκτοξεύουμε στο διάστημα, απλά θα εκτοξεύουμε μικρά εξαρτήματα και πρώτες ύλες. Η συναρμολόγηση/κατασκευή θα γίνει από ένα “robot / 3Dprinter”.

Ήδη από το 2014 , η εταιρεία ξεκίνησε εισάγοντας τον πρώτο 3D εκτυπωτή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και σχεδίασε μια “Μονάδα Παραγωγής” που μπορεί να παράγει ποικιλία εργαλείων και εξοπλισμού (το πρώτο εργαλείο που εκτυπώθηκε ποτέ στον ISS, ήταν ένα κλειδί υποδοχής).

Image Credit: NASA via popularmechanics.com

Χάρη σε μια σύμβαση της NASA ύψους 20 εκατομμυρίων δολαρίων με την Made in Space το 2015, η εταιρεία πρόκειται να επεκτείνει τις διαστημικές εργασίες 3D εκτύπωσης μέσω του προγράμματος Archinaut. Το Archinaut είναι ένα ρομπότ μεγέθους μίνι-ψυγείου που θα τοποθετηθεί στον ISS το 2018. Με τη δυνατότητα εφαρμογής πρόσθετων μερών στο σώμα του ρομπότ, όπως για παράδειγμα ένα ρομποτικό βραχίονα που θα συναρμολογεί εξαρτήματα, το Archinaut θα είναι πλέον σε θέση να εκτυπώσει δομές μεγαλύτερες από τον εαυτό του.

Επιπροσθέτως, το νέο αυτό ρομπότ θα δημιουργεί εύθραυστα εξαρτήματα που θα τοποθετηθούν στους δορυφόρους (τους οποίους επίσης θα κατασκευάζει) και τα οποία δεν θα άντεχαν τη διαδικασία της εκτόξευσης. Έτσι, μπορούμε να αυξήσουμε σημαντικά τις δυνατότητες και να μειώσουμε το κόστος κατασκευής των δορυφόρων.

Υπάρχει τέλος η ελπίδα ότι το σύστημα Archinaut θα είναι σε θέση να επισκευάσει ακόμα και διαστημόπλοια που βρίσκονται σε τροχιά, ώστε οι αστροναύτες να μην χρειάζεται να εκτελούν επικίνδυνους διαστημικούς περιπάτους για να αντικαταστήσουν ελαττωματικά εξαρτήματα. Ο απώτατος όμως στόχος είναι η “εκτύπωση” όχι μόνο εξελιγμένων δορυφόρων πολλαπλών χρήσεων, αλλά επίσης και διαστημικών τηλεσκοπίων, χρησιμοποιώντας παράλληλα ως πρώτη ύλη κάποια από τα εκατομμύρια συντρίμμια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη και προέρχονται είτε από συγκρούσεις δορυφόρων, είτε ως απομεινάρια διαστημικών αποστολών.

 

 

Πηγές:

  • Article’s Image  “popularmechanics.com”
  • http://madeinspace.us
  • popularmechanics.com  άρθρο  “How Building Satellites in Orbit Will Change Our Future in Space”

Δορυφορική Τεχνολογία σε όρους Διαδικτύου

in Astronomy by

Η εταιρεία SpaceX, που έχει γίνει γνωστή τα τελευταία χρόνια σχετικά με τα σχέδια αποίκησης του Άρη, έκανε μία ανακοίνωση που θα αλλάξει δραστικά την εμπειρία πλοήγησης στο διαδίκτυο.

Πιο συγκεκριμένα, στις 15 Νοεμβρίου η εταιρεία του Elon Musk, δισεκατομμυριούχου ιδρυτή της Spacex, κατέθεσε μία μακροσκελή αίτηση για να ξεκινήσει την παραγωγή 4425 δορυφόρων με σκοπό την ανάπτυξη ενός νέου δικτύου internet μέσω δορυφόρων.Ένα δορυφορικό internet θα καλύπτει ολόκληρη τη γη και θα αναπτύσσει τεράστιες συγκριτικά ταχύτητες.

Σύμφωνα με τη βάση δεδομένων του Union of Concerned Scientists, υπάρχουν αυτή τη στιγμή 1419 ενεργοί δορυφόροι σε τροχιά. Υπάρχουν όμως υπολογισμοί για άλλους 2.602 δορυφόρους, οι οποίοι δεν λειτουργούν πλέον, απλά  επιπλέουν στο διάστημα. Ακόμα όμως και όλοι αυτοί είναι λίγοι σε σχέση με το στόλο που ετοιμάζεται να δημιουργήσει η SpaceX προς όφελος των τηλεπικοινωνιών παγκοσμίως.

Σύμφωνα με το σχέδιο, η εκτόξευση των δορυφόρων θα γίνει σε δύο φάσεις. Κατά την πρώτη φάση θα εκτοξευθούν 1600 δορυφόροι σ’ ένα δεδομένο τροχιακό ύψος. Στη συνέχεια θα ακολουθήσουν ακόμα 2825, οι οποίοι θα μπουν σε τροχιές σε τέσσερα διαφορετικά υψόμετρα. Οι τροχιές θα κυμαίνονται από 715 μίλια (1.150 χιλιόμετρα) έως 790 μίλια (1.275 χιλιόμετρα). Από αυτό το ύψος, η SpaceX λέει πως ο κάθε δορυφόρος θα μπορεί να καλύψει μια απόσταση περίπου 1.300 μιλίων (2.120 χιλιόμετρα) σε πλάτος.

CREDIT: SpaceX/FCC via Business Insider
CREDIT: SpaceX/FCC via Business Insider

Έτσι η κάλυψη internet θα φτάσει σε πρωτόγνωρα επίπεδα και οι ταχύτητες πλοήγησης θα είναι απίστευτα υψηλές σε σχέση με τις συνηθισμένες.

Μερικά αξιοσημείωτα στατιστικά στοιχεία, όπως παρουσιάστηκαν στην έκθεση της Spacex:

  • Κάθε δορυφόρος στο σύστημα θα μπορεί να παρέχει συνολικό downlink από 17 έως 23 Gbps. Άρα κατά μέσο όρο θα έχουμε 20 Gbps ανά δορυφόρο επί 1600 δορυφόρους. Η συνολική χωρητικότητα θα αγγίζει τα 32 Gbps. Η Spacex θα βελτιώσει περιοδικά τους δορυφόρους κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του πολυετούς προγράμματος.
  • Το σύστημα θα είναι σε θέση να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες με ταχύτητες έως 1 Gbps ανά χρήστη.
  • Με την ανάπτυξη των 800 πρώτων δορυφόρων η κάλυψη θα φτάσει σχεδόν στα σημερινά επίπεδα. Όταν όμως αναπτυχθεί πλήρως το σύστημα, τότε η κάλυψη και στον ισημερινό αλλά και στους πολλούς θα είναι εφικτή. Θα μπορούμε τότε να μιλάμε για παγκόσμια κάλυψη ίντερνετ.
  • Η εταιρεία εκτιμά πως κάθε δορυφόρος θα έχει διάρκεια ζωής από 5 έως 7 έτη. Μετά την πάροδο της ζωής των θα εισέλθουν πίσω στη Γήινη ατμόσφαιρα μέσω αλλαγών στις τροχιές των, έως ότου θα καταστραφούν από τις θερμοκρασίες εξαιτίας της τριβής με τα στρώματα αέρα. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό της NASA, εκτιμάται ότι οι πιθανότητες ανθρώπινου ατυχήματος βρίσκονται σε 1 στις 18.200, πολύ λιγότερο δηλαδή από 1 στις 10.000 που θέτει η NASA ως επιτρεπτό όριο.

 

Όσον αφορά τον οικονομικό τομέα, η εταιρεία θεωρεί το δορυφορικό internet μια πολύ επικερδής επένδυση. Αναφορές που έχουν γίνει νωρίτερα φέτος, μας πληροφορούν πως η Google και η Fidelity έχουν προτείνει επένδυση 1 δις δολάρια στη SpaceX για την υποστήριξη του δορυφορικού προγράμματος. Η αποτίμηση της εταιρείας, μέσω των επενδύσεων Google και Fidelity στην επιχείρηση εξερεύνησης του διαστήματος, ανέρχεται σε περίπου 15 δισεκατομμύρια δολάρια. Ωστόσο δεν υπάρχει επίσημη δήλωση για κάποιο ακριβές νούμερο σχετικά με το κόστος του προγράμματος, το οποίο αναμένεται να ξεπεράσει τα 10 δις δολάρια.

 

Πηγές:

  • http://www.nbcnews.com  άρθρο “SpaceX Wants to Launch 4,425 Satellites into Space to Bring Internet to the World”
  • https://electrek.co  άρθρο “Elon Musk’s stake in SpaceX is actually worth more than his Tesla shares”
  • http://www.bbc.com  άρθρο “SpaceX aims to launch internet from space”
  • http://www.businessinsider.com  άρθρο “SpaceX just asked permission to launch 4,425 satellites — more than orbit Earth today”
  • http://www.latimes.com  άρθρο “SpaceX details plans for a constellation of broadband satellites”
  • http://www.inc.com  άρθρο “Inside SpaceX’s Massive Plan to Beam Satellite Internet to Earth”
  • http://www.zdnet.com  άρθρο “SpaceX plots 4,000 satellite constellation for home broadband”
  • photo by https://www.flickr.com/photos/spacex
Go to Top