Il problema dei detriti spaziali: stato attuale, prospettive e tecnologie

Forse l’evento di Kosmos 1408 merita un thread a sè, ma nel dubbio continuo ad usare questo.

La maggior parte delle simulazioni viste fino ad ora copre i primi giorni e mostra lo spread dei detriti lungo l’orbita, ma restando nello stesso piano orbitale.

Questa simulazione mostra anche l’aumento della densità di detriti su tutta la sfera (dato che per le perturbazioni J2 (principalmente causate dalla forma irregolare della Terra) che causano precessione, i detriti finiranno con l’occupare orbite a diverse inclinazioni)

Disclaimer: lavoro per Vyoma ma la dinamica orbitale non è il mio dipartimento :slight_smile:

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Qui c’è un’analisi più dettagliata:

e anche qui dice: “However, within weeks to months of the breakup, the debris will largely be dispersed around the Earth (i.e., global spread of the fragments’ right ascension of the ascending node).

Comunque non mi tornano un paio di cose. Quella facile, il tuo link al J2 da una pagina non trovata :wink:
Quella difficile, facendo i conti ad esempio con questo sito https://www.fxsolver.com/solve/
allego lo screenshot per le vostre verifiche:
image
vengono circa 21° di precessione al mese (30 giorni), che è assolutamente realistico come valore se consideriamo che le orbite SSO, molto simili, si spostano di un grado al giorno.
Inoltre, i detriti si spostano all’unisono. Se anche fosse che per qualche detrito più eccentrico la precessione fosse la metà (valore volutamente esagerato), la differenza della precessione dei nodi sarebbe di 10° al mese, e prima di arrivare a 180°, cioè coprire tutta la Terra, passerebbero 18 mesi, un anno e mezzo.

C’è qualcosa che non mi torna davvero, visto che già due fonti parlano di qualche mese per la diffusione totale dei detriti sulla sfera, mi sembra veramente sbagliato concettualmente. (E mi piacerebbe capire dove sbaglio io).

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Ho aggiustato il link alla pagina che descrive J2.
in particolare contiene questo

Non so che formula hai usato per calcolare la precessione, che è influenzata parecchio dal semiasse maggiore e dall’eccentricità.
Alcuni detriti hanno una eccentricità molto più alta (e anche un SMA più grande) e probabilmente precederanno più velocemente, ma altri lo faranno di meno.

Ho anche scritto, erroneamente, che la precessione cambia l’inclinazione. Non è vero, ma se altre influenze dovessero farlo, inclinazioni più basse accelererebbero il rateo di precessione, ceteris paribus.

edit: avevo sbagliato a considerare l’effetto dell’eccentricità

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L’eccentricità arriva al massimo a 0,1 per i detriti più lontani, a queste grandezze influenza solo la terza cifra decimale. Aumentando l’asse maggiore di 1.500 km (e periodo ovviamente) influenza la seconda. A meno di metà non ci arrivo comunque.
E comunque, anche arrivasse a zero la precessione nodale per alcuni detriti, prima di 9 mesi è impossibile coprire la sfera (180° di differenza dei nodi ascendenti), dall’animazione sembra che la coprono in 3 mesi.

Non è che fai un salto al dipartimento di la e chiedi? :wink:

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Comunque ad occhio, anche con poca differenza di altitudine e precessione dei detriti si saranno diffusi parecchio prima di deorbitare, e sara’ un problemino.

Un messaggio è stato spostato in un nuovo argomento: Fantapolitica delle armi ASAT

LeoLabs ha pubblicato un nuovo rapporto aggiornato sui detriti di Cosmos 1408:

https://leolabs-space.medium.com/part-ii-new-observations-on-cosmos-1408-breakup-3d8e5441f720

Il punto più significativo è:

If (and only if) it is correct that this was a non-hypervelocity impact, we believe the total large debris fragment count is likely to not grow significantly beyond our current count. In addition, estimates for lethal non-trackable (LNT) debris would also be much smaller. This would of course be welcome news, all things considered.

Cioè:

Se (e solo se) è corretto che questo è stato un impatto non a ipervelocità, riteniamo probabile che la quantità totale di frammenti di grandi dimensioni non sia destinata a crescere significativamente oltre il nostro totale attuale. Inoltre, anche le stime per i detriti letali non tracciabili (LNT) sarebbero molto inferiori. Queste novità sarebbero naturalmente benvenute, tutto considerato.

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Scusa il ritardo, weekend pieno.
Dunque, un paio di chiarimenti sulla animazione spiegano i dubbi, credo.

  • L’animazione non si basa su elementi orbitali di frammenti veri, ma di frammenti generati con una suite di modelli. Cito dal post originale:

The results were obtained using the Starling suite developed during my PhD studies at COMPASS PoliMi / AerospacePoliMi / Politecnico di Milano. It relies on the NASA Standard Breakup Model and other simplifying assumptions.

Quello che viene mostrato non è la posizione istantanea di alcun frammento, ma la densità di probabilità di trovare un frammento in quel posto (lo spazio è diviso in “bins” di 50x50x50 km tra 0 e 1000 km di altitudine.

Da quanto ho capito il modello che simula il breakup del satellite probabilmente genera qualche frammento outlier (che se il modello è buono esistono davvero, ma non necessariamente sono stati rilevati ed identificati) con parametri diversi a sufficienza (diversa inclinazione, SMA ed eccentricità) da precedere molto più velocemente della maggior parte dei frammenti, “pitturando” l’intera scorza del guscio tra 400 e 1000 km molto in fretta. Se in uno step temporale la probabilità di trovare un frammento in un bin è inferiore ad una certa soglia, il bin non viene disegnato (sull’orlo del semiguscio si vedono bin che spariscono ogni tanto). La concomitanza di due fattori:

  1. La soglia di probabilità per mostrare un bin molto bassa
  2. Il fatto che i bin non sono trasparenti e nascondono quello che succede “dietro” di essi

Fa si che l’effetto di questi outlier sia un po’ troppo evidente.

Stefan pensava di rifare l’animazione con una soglia diversa, non so se l’ha già fatto.

Per stimare il “vero” (medio) rateo di precessione dei frammenti dalla animazione, andrebbe osservato il grosso dei frammenti, ovvero guardando solo le densità maggiori. Consideriamo che il grosso dei frammenti rimangano sullo stesso piano (o su piani molto vicini in termini di RAAN) del satellite originale, nella maggior parte della animazione vediamo solo i “pinch point”, ovvero i punti (ok, aree) comuni a tutte le orbite sul piano o sul fascio di piani adiacente (sempre in termini di RAAN) attorno al punto di impatto, perchè il resto dell’orbita rimane “dietro” il guscio, per cui nascosta.
Essendo il guscio tagliato a metà, vediamo il momento in cui il piano orbitale della maggior parte dei frammenti attraversa il taglio ( non istantaneamente dato che i due piani hanno inclinazioni diverse), e questo accade grossomodo tra i 110 e i 150 giorni, e poi di nuovo (anche se meno evidente dato che il gruppo comincia a farsi sparso) tra i 320 e la fine della animazione.
360 gradi di precessione avvengono dunque, in media e con le imprecisioni dovute alla misura guardando una gif in loop :D, ogni 210 giorni circa…

…che è ancora diverso dai 21 gradi al mese che hai stimato tu :smiley:

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Un esempio per rendere l’idea di quanto traffico ci sia a 400 km e quanto sia ordinato

Ci sono stati 6 passaggi di un satellite a meno di 20 km dalla ISS in meno di 24 ore, uno di questi era sui 4 km, nessuno di questi ha costituito un rischio di impatto superiore a 1/10000.

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Un problema di cui si parla raramente è che un qualunque sistema in grado di ripulire efficacemente l’orbita dai detriti spaziali (solo per fare un esempio un laser a microonde, che faccia fondere il metallo riducendolo a goccioline microscopiche) potrebbe essere usato anche per ripulire l’orbita da satelliti operativi…

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Visualizzazione di LeoLabs dei detriti di Cosmos 1408 tracciati al momento da loro
https://platform.leolabs.space/visualizations/leo#search=cosmos%201408%20deb;view=lastTracked

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Nuovo articolo di Luca Frigerio pubblicato su AstronautiNEWS.it.

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Volendo essere maliziosi, si possono anche agganciare satelliti “che danno fastidio”?

Beh diciamo che agganciare qualcosa richiede che il qualcosa collabori, o al peggio sia passivo.

Anche andare a curiosare è difficile a volte

Edit: wow mi sono accorto adesso che le due storie sono relative allo stesso satellite

Edit2: no, 12, 21. L’articolo che parla di entrambe le storie mi ha confuso.

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Sembra che sia pronta una tecnologia per individuare in orbita detriti di qualche millimetro.

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“pronta” relativamente, trattandosi di un test su target a terra.
A parte la confusione dell’articolo tra radar e lidar, non mi e’ chiaro se si tratti solo di una tecnologia di imaging di oggetti noti o anche di survey/tracking (scoprire nuovi oggetti o trovarli a partire da elementi orbitali di bassa qualità).

Notevolissimo il poter fare stime sulla effettiva dimensione e forma (che aiuterebbe tantissimo a stimare il coefficiente balistico o qualsiasia altra diavoleria matematica si usa per cose piccole) di oggetti piccoli, ma immagino che prima bisogna rilevarli ed avere una - momentanea - buona idea della traiettoria per usare questo sistema.

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L’ultimo numero dell’ODQN e l’analisi del test ASAT sul Cosmos 1408

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C’è stato un po’ di traffico in orbita media questa settimana.
Un satellite GPS è passato molto vicino a un satellite Cluster II (missione sconosciuta ai più ma ancora attiva da più di 20 anni!).

Tecnicamente il satellite Rumba di Cluster II è molto grande, perché ha dei sensori estesi su un braccio che lo fanno arrivare a un diametro complessivo di 90 metri. Quindi il rischio di passaggio a 200 metri è a tutti gli effetti un rischio concreto di collisione.
Il satellite Rumba di Cluster II ha manovrato per evitare la collisione, con successo. Si trattava della prima manovra di questo tipo per questo satellite.

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In MEO queste cose sono ancora eventi. In Leo sono “lunedì” :sweat_smile:.

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