CleanSpace One, Muellabfuhr

[Paul Ney]

Hallo in die NG:
Eine sehr interessante und wichtige Nachricht vom 15.02.2012: An der ETH
Lausanne (EPFL) wurde "CleanSpace One" entwickelt -- mit den Satelliten
soll der (sagen wir) "Schrott-Gürtel der Erde" gelichtet werden. Erster
Einsatz könnte in 3 bis 4 Jahren (2015-2016) stattfinden. Siehe
http://actu.epfl.ch/news/cleaning-up-earth-s-orbit-a-swiss-satellite-to-tac/
| a project to develop and build the first installment of a
| family of satellites specially designed to clean up space debris

Den Antrieb soll ein neuartiger "ultra-compact motor" leisten. Dem Video
nach funktioniert das Raumfahrzeug wie ein Krake, mit vier Greifarmen
wird ein Schrottstück gepackt und zum Verglühen (hinunter) gebracht. Ein
Schaubild gibt die Maße an: 30x10x10 cm. Extreme Miniaturisierung?

MfG, PY [Paul_Ney/at/t-online.de]
URL-Tip http://groups.google.de/group/de.sci.raumfahrt/

[gUnther nanonüm]

"Paul Ney" <Paul...@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:jhmuf8$88h$1...@py.eternal-september.org...

>Den Antrieb soll ein neuartiger "ultra-compact motor" leisten. Dem Video
>nach funktioniert das Raumfahrzeug wie ein Krake, mit vier Greifarmen
>wird ein Schrottstück gepackt und zum Verglühen (hinunter) gebracht. Ein
>Schaubild gibt die Maße an: 30x10x10 cm. Extreme Miniaturisierung?

Hi,
ne KI muß auch sein, Fernsteuerung ohne Satschüssel ist wohl nicht. Und das
System wird wohl arg selektiv arbeiten müssen, und kann nur recht passende
Brocken erwischen.
Ich täte ja lieber eine Art klebriges Spinnennetz per Explosion verteilen
und damit die gesamte Debris zu konzentrieren...ganz langsam. Und den Haufen
dann z.b. per Laserbeschuß vom Boden "kompaktieren".
Vorteil wäre, daß soeine Massenkonzentration auch Microteilchen aufsammeln
und stoppen kann. Diese sind viel riskanter als die großen Brocken, die man
immerhin meist orten kann.

--
mfg,
gUnther

[Stephan Weinberger]

gUnther nanonï¿œm wrote:

> Ich tï¿œte ja lieber eine Art klebriges Spinnennetz per Explosion verteilen

> und damit die gesamte Debris zu konzentrieren...ganz langsam. Und den

> Haufen dann z.b. per Laserbeschuￜ vom Boden "kompaktieren".
> Vorteil wￜre, daￜ soeine Massenkonzentration auch Microteilchen aufsammeln
> und stoppen kann. Diese sind viel riskanter als die groï¿œen Brocken, die

> man immerhin meist orten kann.

Hï¿œtte halt ebenso wie das aktuelle Projekt den Nachteil dass man nur einen
einzigen Satelliten runterholen kann.

Ich wï¿œrde eher an einen (Mikro?)Satelliten mit einer federgespannten
Stoï¿œvorrichtung denken, mit der man dem "Opfer" einen kleinen Schubs nach
unten verpasst und sich selbst dabei gleich auf eine hï¿œhere Bahn
beschleunigt, wo man dann nach dem nï¿œchsten Schrottteil Ausschau halten
kann. Je nach Bahnlage ersetze man die Stoￜ/Rￜckstoￜrichtung "oben/unten"
durch "abbremsen/beschleunigen" (was dann ja ebenfalls entsprechende
Bahnï¿œnderungen zur Folge hat).

In der Phase nach dem Schubs hat man viel Zeit um den Federmechanismus mit
geringem Leistungsbedarf neu zu spannen.

Die groï¿œe Schwierigkeit sehe ich dabei weniger in der Berechnung
sinnvoller/mï¿œglicher Bahnen zwischen verschiedenen Schrotteilen sondern in
der exakten Ausfï¿œhrung des Stoï¿œes. Leider sind Satelliten ja nicht
unbedingt regelmￜￜig geformt und besonders wenn sie Schrott sind fￜhren sie
u.U. teilweise unbekannte Rotationsbewegungen aus. Da braucht man die KI
also eher dazu Position, Zeitpunkt und Stï¿œrke des Impulses vor Ort
aufeinander abzustimmen...


--
Die logische Folge von Frage und Antwort wird auf den Kopf gestellt.
> Was ist an TOFU-Postings so ï¿œrgerlich?
>> TOFU-Postings verfassen.
>>> Was ist eine der schlechtesten Angewohnheiten im Usenet?

[gUnther nanonüm]

"Stephan Weinberger" <invi...@xover.mud.at> schrieb im Newsbeitrag
news:jhov0t$tna$1...@dont-email.me...

> Hätte halt ebenso wie das aktuelle Projekt den Nachteil dass man nur einen
> einzigen Satelliten runterholen kann.

Hi,
aber das muß dann nicht gleich passieren. Man ballert eine Netzfadenwolke in
die Bahn und wartet, bis sich die verklebten Debristeilchen durch die
Gezeitenkräfte zusammengeballt haben. Dann "holt" man den Klumpen oder man
sammelt diese per Laserbeschuß irgendwo zentral, um per Mikrogravitation den
Staubsauger zu machen.

>
> Ich würde eher an einen (Mikro?)Satelliten mit einer federgespannten
> Stoßvorrichtung denken, mit der man dem "Opfer" einen kleinen Schubs nach
> unten verpasst und sich selbst dabei gleich auf eine höhere Bahn
> beschleunigt, wo man dann nach dem nächsten Schrottteil Ausschau halten
> kann. Je nach Bahnlage ersetze man die Stoß/Rückstoßrichtung "oben/unten"

> durch "abbremsen/beschleunigen" (was dann ja ebenfalls entsprechende

> Bahnänderungen zur Folge hat).

Hab ich was nicht verstanden von Bahnwechseln? So kriegt man nur ne
Ellipsenbahn hin.
Aber die Probleme mit Ansatzpunkt und Zielrichtung bei nur einem Versuch
einer bis dahin unbekannten Geometrie und Massenverteilung erscheint mir
doch recht rätselhaft. Das wär wie 3D-Billiard mit Mozartkugeln, Hühnereiern
und Marshmallows, aber für Blinde...

> In der Phase nach dem Schubs hat man viel Zeit um den Federmechanismus mit
> geringem Leistungsbedarf neu zu spannen.

Eher nicht...Energie ist Energie. Lieber einen schwachen Ionenmotor und
einen "Zielstachel" als soeine Federbüchse.

>
> Die große Schwierigkeit sehe ich dabei weniger in der Berechnung
> sinnvoller/möglicher Bahnen zwischen verschiedenen Schrotteilen sondern in
> der exakten Ausführung des Stoßes. Leider sind Satelliten ja nicht
> unbedingt regelmäßig geformt und besonders wenn sie Schrott sind führen

> sie
> u.U. teilweise unbekannte Rotationsbewegungen aus. Da braucht man die KI

> also eher dazu Position, Zeitpunkt und Stärke des Impulses vor Ort
> aufeinander abzustimmen...

KI alleine wird nicht reichen, ein Hellsehmodul wirst Du auch brauchen. Ob
die Coladose voll ist, merkst Du erst, wenn Dein Federschubser mit Karacho
nach hinten abhaut.

--
mfg,
gUnther

[Stephan Weinberger]

gUnther nanonüm wrote:

> Hab ich was nicht verstanden von Bahnwechseln? So kriegt man nur ne
> Ellipsenbahn hin.

Ob der Impuls von einem Ionentriebwerk oder aus einer Feder kommt ist der
Bahnmechanik doch schnurz... mehr Geschwindigkeit -> höhere Bahn. Mit Glück
(oder guter Mathematik) eine, die die des nächstes Opfers kreuzt. Mit Pach
braucht man halt doch noch ein Triebwerk um irgendwo anders wieder in eine
neue Bahneinschwenken zu können - das muss dafür aber nur die halbe
Geschwindigkeitsänderung aufbringen.

> Aber die Probleme mit Ansatzpunkt und Zielrichtung bei nur einem Versuch
> einer bis dahin unbekannten Geometrie und Massenverteilung erscheint mir
> doch recht rätselhaft. Das wär wie 3D-Billiard mit Mozartkugeln,
> Hühnereiern und Marshmallows, aber für Blinde...

Naja, die Massenverteilung und Geometrie sollten eigentlich bekannt sein;
schließlich hat das Teil ja irgendwann mal jemand gebaut. auch der von den
schweizern angedachte Prototyp geht von einer bekannten Geometrie aus, für
die der Greifmechanismus optimiert wird.

>> In der Phase nach dem Schubs hat man viel Zeit um den Federmechanismus
>> mit geringem Leistungsbedarf neu zu spannen.
>
> Eher nicht...Energie ist Energie.

Aber Energie ist nicht Leistung. Erst mit der Zeit :-)

> KI alleine wird nicht reichen, ein Hellsehmodul wirst Du auch brauchen. Ob
> die Coladose voll ist, merkst Du erst, wenn Dein Federschubser mit Karacho
> nach hinten abhaut.

Wie voll die Coladose ist sollte ebenfalls bekannt sein (außer natürlich das
Ding ist so Schrott, dass man keine Aussagen mehr über die verbleibende
Treibstoffmenge machen kann).

--
Die logische Folge von Frage und Antwort wird auf den Kopf gestellt.

> Was ist an TOFU-Postings so ärgerlich?

[gUnther nanonüm]

"Stephan Weinberger" <invi...@xover.mud.at> schrieb im Newsbeitrag

news:jhplmi$n4e$1...@dont-email.me...

> Ob der Impuls von einem Ionentriebwerk oder aus einer Feder kommt ist der
> Bahnmechanik doch schnurz... mehr Geschwindigkeit -> höhere Bahn. Mit
> Glück

Hi,
ganz so einfach ist es leider nicht. Du willst ja nicht einfach ne hühre
Bahn, sondern eine "bestimmte", eine, wo Dein Ziel drauf reist. Deine
Federschubserei dagegen bringt Dich nur auf eine ungenau bestimmbare
Ellipse, die ev. im unteren Stück schon die Atmosphäre kratzt...

> (oder guter Mathematik) eine, die die des nächstes Opfers kreuzt. Mit Pach

Kann auch Pech bedeuten, sein Ziel zu "treffen". Mit 8km/s ein Kilo Blech
von Hinten abzukriegen dürfte Deine Feder ziemlich ärgern.

> braucht man halt doch noch ein Triebwerk um irgendwo anders wieder in eine
> neue Bahneinschwenken zu können - das muss dafür aber nur die halbe
> Geschwindigkeitsänderung aufbringen.

Ja, aber welche genau? Und wie lange? Und gibt es Korrekturen? Da gehts dann
auch um Abweichungen wegen Meßgenauigkeit...ohne Ortung wird das aber
schwer.

> Naja, die Massenverteilung und Geometrie sollten eigentlich bekannt sein;
> schließlich hat das Teil ja irgendwann mal jemand gebaut. auch der von den
> schweizern angedachte Prototyp geht von einer bekannten Geometrie aus, für
> die der Greifmechanismus optimiert wird.

Klar, nach einem Crash von Sojus xy mit Theosat ix finden sich jede Menge
Kofferstücke, gleich mit Henkeln und idealer Schwerpunktlage im Orbit. Warum
haben eigentlich nicht alle Trümmer eine vorgeschriebene Rückkehrrakete
anbei? Etwa der berühmte verlorene Schraubenzieher von der ersten EVA eines
Shuttles, wieso hatte der kein hochexplosives Rückholgerät angeflanscht?
Hätte man doch minimiert bauen können, klar, der "Schraubenzieher" wäre
dahergekommen wie ne Hilti, aber das kann solchen Flachdenkern doch egal
sein.

> Aber Energie ist nicht Leistung. Erst mit der Zeit :-)

Nee, die Zeit hat man vielleicht nicht. Und sowieso gilt es da mehr zu
bedenken als Deine Fahradbastelkenntnisse. Denk etwa an die Schmiermittel,
langsame Stellantriebe sind sensibel bei krassen Temperaturwechseln und
Schmierstoffversagen. Solche Antriebe müssen schnell "Betriebswärme"
entwickeln. Für einen inneren Heizkreis hat Dein Schubser wohl eher keine
Reserven, oder?

> Wie voll die Coladose ist sollte ebenfalls bekannt sein (außer natürlich
> das
> Ding ist so Schrott, dass man keine Aussagen mehr über die verbleibende
> Treibstoffmenge machen kann).

Wie will man das denn erfahren? Guckst Du in den Katalog, wo drinsteht
"..Trümmerstück 456.34.345.22.00 nach Kollision 345.789.1 Kurs 234.122.111
enthält 23g Alu, 12g Titan und 45g Ferrit, Massezentrum auf Achse
222.222.222, mögliche Schubszielpunkte tragen rotes Kreuz mit gelbem
Ring..."?

Erkläre bitte jemand "diesem" hier, was "Schwerelosigkeit" bedeutet.
Und wie man ein nichtreflektierendes Schrottteil ohne Licht auf tausend
Kilometer genau ortet, wenn man nur per Schubs dahin-"springen" kann? Sollte
das Teil rotieren, wirds gleich noch interessanter.
Mit Glück hat man dann eine wechselnde Helligkeit, mal zu hell für die
Optik, mal zu dunkel. Wird bestimmt lustig, die Rechnerei.

--
mfg,
gUnther

[Stephan Weinberger]

gUnther nanonüm wrote:


>> Naja, die Massenverteilung und Geometrie sollten eigentlich bekannt sein;
>> schließlich hat das Teil ja irgendwann mal jemand gebaut. auch der von
>> den schweizern angedachte Prototyp geht von einer bekannten Geometrie
>> aus, für die der Greifmechanismus optimiert wird.
>
> Klar, nach einem Crash von Sojus xy mit Theosat ix finden sich jede Menge
> Kofferstücke, gleich mit Henkeln und idealer Schwerpunktlage im Orbit.

Mir gehts auch erst mal um die bekannten und halbwegs unbeschädigten Teile.
Auch davon gibt es schon mehr als genug. Wenn man es schafft die aus dem
Orbit zu holen ist schon viel gewonnen, allein schon weil die Zahl der
möglichen Kollisionen mit anderen, unbekannten/unsteuerbaren Teilen
dramatisch sinkt (problematisch ist ja vor allem, dass die Anzahl der
Trümmer mit der Zeit exponentiell steigt). Damit wäre dann u.U. eine
gewisse Anzahl unbekannter oder 'uneinfangbarer' Objekte tolerierbar.
Zumindest kauft man sich damit mehr Zeit bis man sich dieser Trümmer auch
annehmen muss; Zeit in der man Gelegenheit hat sich bessere Methoden
einfallen zu lasen.

>> Aber Energie ist nicht Leistung. Erst mit der Zeit :-)
>
> Nee, die Zeit hat man vielleicht nicht. Und sowieso gilt es da mehr zu
> bedenken als Deine Fahradbastelkenntnisse.

Das selbe könnte ich auch über deine Methode vom letzten Angelausflug
sagen ;-)

Ich hab nie behauptet dass das alles sicher funktioniert, es ist erst mal
nur eine Idee, ein Denkansatz, wie man möglichst zerstörungsfrei und ohne
neue Trümmerteile zu erzeugen eine größere Menge von Altmaterial aus dem
Orbit bringt.

Sonst wäre es natürlich wesentlich leichter berechenbar den Impuls z.B.
mittels eines Projektils zu übertragen, aber da besteht halt wieder die
Gefahr neuen Schrott zu produzieren (zumindest das Projektil selbst, wenn
es in eine unbekannte Richtung abprallt). Man könnte natürlich über eine
Kombination unserer beiden Ansätze nachdenken (eine Art "Klebeprojektil").
Nachteil bleibt dabei halt, dass man ziemlich viel Masse mitschleppen muss,
die beim Einsatz verlorengeht.
Die Sache mit der Feder war hauptsächlich ein Ergebnis der Frage, wie man
Energie über einen längeren Zeitraum (=mit wenig Leistungsaufwand) sammeln
und speichern kann. Ersetze es von mir aus durch Akku+Motor; dann ist der
Impuls sehr genau dosierbar, man hat aber halt den Nachteil einer deutlich
geringeren Energiedichte im Akku.

> Erkläre bitte jemand "diesem" hier, was "Schwerelosigkeit" bedeutet.
> Und wie man ein nichtreflektierendes Schrottteil ohne Licht auf tausend
> Kilometer genau ortet, wenn man nur per Schubs dahin-"springen" kann?
> Sollte das Teil rotieren, wirds gleich noch interessanter.
> Mit Glück hat man dann eine wechselnde Helligkeit, mal zu hell für die
> Optik, mal zu dunkel. Wird bestimmt lustig, die Rechnerei.

Wie gesagt: mir ging es eigentlich erst mal um bekannte Objekte. Außerdem
hast du das Problem mit deiner Netz-Methode genauso. Einfach mal irgendwo
ein Klebenetz in den Himmel hängen und warten ob sich irgendwann mal ein
Schrottteil darin verfängt - und nebenbei noch dafür sorgen dass man nicht
versehentlich etwas noch funktionstüchtiges einfängt - erfordert genauso
eine recht genaue Kenntnis wo da oben was auf welcher Bahn herumschwirrt.

Auf gut Glück funktioniert nicht, zumindest nicht mit vertretbarem
Zeithorizont, denn wie schon Herr Adams formulierte: "space is big, you
won't believe how mindboggingly big it is". Das mit dem Zeithorizont gilt
nebenbei auch für die Idee Kleinteile per Mikrogravitation einzufangen -
ein Grund mehr sich erst mal um die großen Teile zu kümmern und damit auch
die Produktion neuer Bruchstücke zu verringern.

Außerdem hast du das Problem, dass dein Netz - wenn es leicht und
transportabel sein soll - ein etwas ungünstiges Masseverhältnis zu den
einzufangenden Objekten hat. Actio = Reactio - es ist also nicht ganz
unwahrscheinlich, dass eher das Netz von den Trümmern eingefangen wird als
umgekehrt. Auch dass rotierende Trümmer dein Netz (auf unvorhersehbare
Weise) aufwickeln erscheint mir zumindest im Bereich des Möglichen, um es
mal vorsichtig zu formulieren. Dann hast du halt einen rotierenden Haufen
mit Netz herum, juhu...

Sobald du irgendwie irgendwo "andocken" willst musst du die Möglichkeit
haben mehr Geschwindigkeitsänderung (in die von dir gewünschte Richtung!)
erzeugen zu können als das einzufangende Objekt aufgrund seiner
Masse/Rotation mitbringt. Du musst also entweder deutlich massereicher sein
und/oder genug Treibstoff mitbringen um das ganz kontrolliert und in
endlicher Zeit hinzukiegen.

Dieses Problem könnte man eben versuchen dadurch zu umgehen, dass man
versucht möglichst gar keinen oder zumindest nur kurzen mechanischen
Kontakt zu haben, und in diesem Augenblick natürlich trotzdem einen
möglichst großen Impuls zu übertragen. Eine hohe Relativgeschwindigkeit des
Stoßes hilft da bekannterweise.

[gUnther nanonüm]

"Stephan Weinberger" <invi...@xover.mud.at> schrieb im Newsbeitrag

news:jhr76m$a75$1...@dont-email.me...

> Das selbe könnte ich auch über deine Methode vom letzten Angelausflug
> sagen ;-)

Hi,
könnte man. Doch Experimente wären damit leicht, von der ISS einen langen
"Klebefaden" mit einer Zugmasse ausstoßen und ausprobieren, ob sich etwas
"fangen" läßt.
Wenn der Zugkörper soein Rückkehrgerät wäre, könnte auch bei einem
Volltreffer auf den Faden das Konstrukt noch abbremsen.
Aber erstmal bräuchte man einen Vakuum-Klebestreifen. Ein All-Fliegenpapier.

Vielleicht tuts auch Elektrostatic, mit einem Ionenmotor müßte sich das
Projektil ja aufladen, wenn man geschickt baut, sollten sich die meist
positiv geladenen Teilchen ablagern...

> Wie gesagt: mir ging es eigentlich erst mal um bekannte Objekte. Außerdem
> hast du das Problem mit deiner Netz-Methode genauso. Einfach mal irgendwo
> ein Klebenetz in den Himmel hängen und warten ob sich irgendwann mal ein
> Schrottteil darin verfängt - und nebenbei noch dafür sorgen dass man nicht
> versehentlich etwas noch funktionstüchtiges einfängt - erfordert genauso
> eine recht genaue Kenntnis wo da oben was auf welcher Bahn herumschwirrt.

Ja. Aber damit gelänge es jedenfalls, auch große UND kleine Teile
einzufangen. Dieser Demofilm da ist eher gebaut wie diese Teddyautomaten in
Spielhallen. Schon eine Rotation einer Masse nahe der Gerätemasse wäre sehr
riskant. Und ob die Masse so groß ist, merkt man erst nach der Kollision.

>
> Auf gut Glück funktioniert nicht, zumindest nicht mit vertretbarem
> Zeithorizont, denn wie schon Herr Adams formulierte: "space is big, you
> won't believe how mindboggingly big it is". Das mit dem Zeithorizont gilt
> nebenbei auch für die Idee Kleinteile per Mikrogravitation einzufangen -
> ein Grund mehr sich erst mal um die großen Teile zu kümmern und damit auch
> die Produktion neuer Bruchstücke zu verringern.

Man müßte den Schrott nach Lagrange versammeln. Dann kann man ab gewisser
Menge dort weiteren Dreck auf passender Bahn dahintreten und erwarten, daß
sich der Schrott dort verklumpt.

>
> Außerdem hast du das Problem, dass dein Netz - wenn es leicht und
> transportabel sein soll - ein etwas ungünstiges Masseverhältnis zu den
> einzufangenden Objekten hat. Actio = Reactio - es ist also nicht ganz
> unwahrscheinlich, dass eher das Netz von den Trümmern eingefangen wird als
> umgekehrt. Auch dass rotierende Trümmer dein Netz (auf unvorhersehbare
> Weise) aufwickeln erscheint mir zumindest im Bereich des Möglichen, um es
> mal vorsichtig zu formulieren. Dann hast du halt einen rotierenden Haufen
> mit Netz herum, juhu...

Ja, genau. Solange es klebt, egal. Hauptsache billig. Die so verklebten
Konglomerate sind besser ortbar und können dann mit einer "Hakenrakete"
runtergeholt werden".
Wobie ich daraus lieber einen "Kolonieanfang" errichten täte. Schrott ist
Baustoff, im All mit genug Energie wäre es dumm, den wegzuwerfen. Das sind
viele Tonnen, wenn man sie nur versammeln könnte.

> Dieses Problem könnte man eben versuchen dadurch zu umgehen, dass man
> versucht möglichst gar keinen oder zumindest nur kurzen mechanischen
> Kontakt zu haben, und in diesem Augenblick natürlich trotzdem einen
> möglichst großen Impuls zu übertragen. Eine hohe Relativgeschwindigkeit
> des
> Stoßes hilft da bekannterweise.

Aber da man keine Ahnung hat von der "mechanischen und strukturellen
Integrität", ist das riskant. Lieber ein Netz drum und dieses dann
"abschleppen". Etwa mit einem Klebeseil, das auf Kilometer hin geschossen
werden kann und sich elektrostatisch an das netz legt, damit verschweißt.
Dann die Rakete lansam anfahren, sobald genug Tempo auf der Masse ist, hätte
man vielleicht sogar noch Zeit, die Rakete abzukoppeln für den nächsten
Versuch.

--
mfg,
gUnther