Teorie per il recupero di Space debris

Come hai detto, i satelliti sono fatti di tanti materiali diversi e in particolare quelli a cui miri non sono stati progettati per essere disassemblati. Materiali diversi richiedono energie diverse per poter ottenere la ionizzazione che serve al motore.
Non me ne intendo di motori, ma se finora si sono utilizzati gas nobili (costosi) probabilmente è perché bisogna ionizzare singoli atomi tutti uguali, altrimenti di alternative meno costose (molecole ionizzate?) ce ne sarebbero tante.
Anche supponendo che le molecole vadano bene, lo stadio di Tlaelquani che prepara il propellente dovrebbe scindere il materiale a livello molecolare; altrimenti a livelli di dimensioni più grosse rischi di far emettere al motore a ioni dei veri e propri proiettili che non puoi controllare e che rischierebbero di andare a colpire tutto quello che c’è intorno.

Come strategia a lungo termine vedo più sensato far collaborare i produttori in modo che progettino satelliti (e altri “scarti” di lancio) in modo deorbitare autonomamente o con l’aiuto di un sistema di cattura standardizzato. Alla fine rispetto alle risorse presenti sulla Terra, non è che quel materiale sia poi tanto.

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Buongiorno, Biduum,

mi sentirei di confermare che i satelliti sono facilmente raggiungibili, non dimentichiamoci che stiamo parlando di manovre sull’orbita geostazionaria
a 36.000 chilometri dalla Terra. Il campo gravitazionale della Terra è molto
indebolito, i satelliti vengono deorbitati sicuramente in modo economico alla
minima distanza utile in modo che non possano dare fastidio ai nuovi satelliti che prenderanno il loro posto, restando sullo stesso piano orbitale, non mi pare che abbia senso andare a modificare il piano orbitale col rischio che la nuova orbita vada ad incrociare la geostazionaria.
Ho provato a calcolare il delta -V di un trasferimento alla Hohmann su un’ orbita un po’ più alta, ma mi sono un po’ perso, d’altra parte è veramente molto tempo che non provo a calcolare un’equazione. Non intendo insistere, ma direi che non e’ necessario, non stiamo
discutendo di ipotesi, visto che il deorbitamento sulla geostazionaria è di uso comune.
Io non ho trovato dati, ma penso che rivolgendomi ai lettori sia possibile avere informazioni. Chi di voi ha idea di quanto delta-V venga applicato ai satelliti a fine vita?

Qui puoi trovare qualche info

Grazie, robmastri

Orbita cimitero quindi 300 chilometri sopra la geostazionaria. Mi sembra ragionevole, non sono poi tanti su 36.000, non credo ci voglia molta energia, ma non ho visto calcoli. Beh vuol dire che quando mi sarò ripreso dal trauma riprenderò in mano le equazioni di Hohmann…

Direi, poweruser, che ci stiamo avvicinando al problema maggiore di Tlaelquani: il motore.
Non so se il problema di usare ioni diversi sia grave. Escluderei frammenti ionizzati di grosse dimensioni, per il motivo che hai detto, credo che anche le molecole non vadano bene, di solito le molecole sono oggetti fragili, visto la relativa debolezza dei legami degli atomi che le compongono.
Sicuramente con una ionizzazione " spinta" si potrebbe ridurre tutto ad atomi e poi utilizzare gli atomi fortemente ionizzati nel motore. Con un campo elettromagnetico sufficientemente forte si potrebbe lanciare a grande velocità tutto il misto di atomi, naturalmente ogni atomo con la sua velocità in funzione del peso e della ionizzazione.
Sinceramente non riesco ad immaginare i problemi di questo motore " poliionico", anche qui ci vorrebbe la consulenza di qualche specialista che abbia qualche competenza professionale in argomenti simili, anche se non ho proprio idea di che genere di lavoro possa fare un simile professionista…

Scindere a livello atomico materiali scelti anche per la loro resistenza in ambienti estremi richiede tanta tanta energia.

Sull’usare atomi diversi all’interno del motore, vedo altre difficoltà. Ogni elemento richiede energie diverse per essere portato a ione. Anche se ci si volesse fermare ad una carica uguale per tutte in modo che tutti fossero sottoposti alla stessa forza, rimarrebbe il problema della massa diversa e quindi della accelerazione diversa in uscita

Mi sono permesso di cambiare il titolo del thread.

Questo mi sembra più in tema con la piega presa dalla discussione.

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Altrove c’e’ un intero 3d sull’ipotesi di utilizzare come spazzini dei cieli uno sciame di piccoli veicoli basati sulla piattaforma Starlink, con il relativo motore a ioni di Kripton a basso costo, prodotti e lanciati in massa e che condividono le economie di scala e l’ecosistema Starlink. In questo Starlink e’ gia’ la tecnologia piu’ avanzata e testata sul campo per fare queste cose e gia’ si intravedono una miriade di possibii fallout tecnologici e economie di scopo.

Non so se posso linkare il 3d di NSF che ho citato.

Ovviamente non ha senso un riutilizzo dei materiali soprattutto in un contesto in cui il costo di lancio, almeno per materiali consumabili, e’ in caduta libera.

I detriti vanno fatti deorbitare o messi su un’orbita cimitero e basta.

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Bene,
tutto giusto, poweruser, ma mi pare che stiamo girando un po’ intorno al problema, forse le parole non bastano. Provo a dare qualche numero: l’energia di prima ionizzazione dello Xeno è di 1.170,4 KJ/mol,
Kripton 1.350,8, Argon 1.520,6. per i materiali strutturali siamo per l’ alluminio a 577,5 KJ/mol, quindi piu’ bassa dei gas nobili( con la decima ionizzazione, però,’ si sale a 38.473 KJ/mol). carbonio 1086,45,
titanio 658,8, addirittura il tungsteno, che è un metallo resistentissimo che bolle alla temperatura stellare di 5.828 gradi kelvin ha energia di prima ionizzazione di appena 770 KJ/mol.
Non mi pare che la ionizzazione di atomi diversi ponga diversita’ tali da rappresentare un problema particolare.
Volevo poi fare un confronto coi motori chimici: combustibili diversi, prendiamo i piu’ usati: idrogeno ed RP-1. L’idrogeno sappiamo cos’è, l’RP-1 e’un kerosene raffinato in modo da eliminare le frazioni piu’ leggere che producono bolle e quelle piu’ pesanti, che producono polimeri e morchie. In entrambi i casi si intasano le tubazioni con esiti catastrofici. Restano solo le numerose molecole di idrocarburi intermedi.
Bene, stabilito questo non mi pare che i motori abbiano problemi a bruciare molecole diverse, tra l’altro dall’idrogeno degli idrocarburi reagendo con l’ossigeno si ottiene acqua, dal carbonio degli idrocarburi si ottiene anidrite carbonica. l’H20 ha una massa molecolare di 18,015 e la C02 di 44,010
l’acqua e’ molto piu’ leggera della C02, ma l’ugello non ne risente, ogni molecola sarà espulsa con la propria velocita’ in funzione della massa e dell’energia che possiede, senza che la cosa crei problemi

Credo che anche per gli ioni non faccia differenza, semplicemente dipende dall’energia, se c’è molta energia gli atomi con un basso livello di prima ionizzazione saliranno al secondo o al terzo livello, avendo una carica elettrica maggiore avranno consumato piu’ energia per caricarsi, ma avranno anche piu’ accelerazione quando saranno espulsi dall motore… Molta energia, certo, molti pannelli solari. Leggevo poco fa che i sottomarini americani della classe Virginia hanno un reattore nucleare con una autonomia di 33 anni senza ricaricare e una potenza di 30.000 kilowatt. Pensierino…

Linkare NSF e’ sempre possibile. :ok:

Non sono competente in materia, per cui non so rispondere con puntualità, anzi sarei grato che qualcuno mi correggesse se ho detto qualcosa di errato.

A intuito sembrerebbe che un motore che sfrutti la Propulsione elettrica a emissione di campo sia la più adatta considerando i materiali in gioco.

Questo e’ il link: https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48286.0

In pratica l’idea e’ di utilizzare uno sciame di piccoli satelliti derivati e con molti componenti in comune con satelliti di telecomunicazione “da costellazione” di nuova generazione.

NB: non si parla di riutilizzo del materiale dei detriti spaziali, ma solo di una possibile soluzione teorica per la cattura degli stessi, come da nuovo titolo del topic.

L’utente che ha aperto il 3d fa in pratica notare che l’impulso totale che puo’ essere fornito da un singolo satellite Starlink in teoria e’ sufficiente per fermare la rotazione e deorbitare anche un grosso stadio di molte tonnellate.

Ovviamente forse non e’ cosi’ facile, non riesco a immaginare un modo un piccolo satellite di poche centinaia di kg puo’ catturare un crosso stadio in rapida rotazione… ma magari il modo c’e’.

Il concetto e’ che un fall out tecnologico delle nuove costellazioni di satelliti potrebbe essere avere piattaforme a basso costo che rendono non cosi’ proibitivo il rendez vous e la cattura almeno di alcuni degli oggetti piu’ pericolosi la fuori.

Anche se costa di meno di qualche anno fa comunque non costerebbe poco e ci sarebbe veramente da chiedersi chi paga.

Ma come possibilita’ teorica e’ interessante.

Faccio inoltre notare che non necessariamente dovremmo dipendere dalla solita SpaceX, ci sono un paio di soluzioni tecnologiche in fase di sperimentazione e sviluppo da parte di altri attori che sono forse ancora piu’ interessanti per questo scopo, almeno a mio parere.