Himmelrummet

DTUSAT 2 Close Approach Notification

Overskriften er sakset fra en e-mail sendt til mig af rummets 'færdselspoliti', United States Joint Space Operations Center. E-mailen er en servicemeddelelse om, at DTUsat-2 kommer lige lovlig tæt på en anden satellit. Beskeden fik naturligvis straks min opmærksomhed, DTUsat-2 bevæger sig med 7.544 m/s i sin bane om Jorden.

Ved de hastigheder er det eneste, man har lyst til at støde ind i, vakuum. Den øvre del af Jordens atmosfære vil i løbet af få sekunder omdanne et objekt af DTUsats størrelse til et stjerneskud. Alt med en densitet højere end tynd atmosfære er kun værre.

Mailen oplyser, at vi "rammer forbi" (miss distance) med 616 m. DTUsat-2 bevæger sig 616 m på under 0,1 sekund ... i flyveretningen. Den oplyser også, at objektet, vi møder, er en anden satellit Flock 1C-11. Flock 1C-konstellationen var med om bord på den raket, vi blev sendt op med, alle Flock-satellitterne er triple cubes, altså 3 gange så store som DTUsat-2.

De har ikke propulsion med om bord, og deres baner er derfor låst til den, raketten gav dem, ligesom vi er. Der er med andre ord tale om, at vi passerer forbi en af vores banenaboer, noget mindre dramatisk end et frontalsammenstød med 7 km/s.

Når man samler en satellit, foregår det i rene omgivelser, med passende påklædning og langsomme velovervejede bevægelser, så selvom vi ikke står til et fatal sammenstød, er selv det mindste lille bump ikke noget, man ønsker sig.

Et solpanel tager let skade, antenner, der rager ud, er følsomme for ikke at tale om baneændringer med efterfølgende tab af kontakt, indtil de nye baneparametre er på plads.

Delta V

Hvis nu forudsigelserne ikke holdt helt stik, og de 616 m blev reduceret til 0, hvor hårdt ville vi så ramme hinanden? For at få en idé om det satte jeg Gpredict til at vise de to satellitters baner og valgte tidspunktet 22:02:35,282 [UTC].

På netop det tidspunkt er DTUsat-2 lige på horisonten, dvs. elevationen er 0,00°, og slant range er 2.915 km. Slant range er afstanden i fugleflugt, med andre ord længden af vektoren fra DTU's jordstation til DTUsat-2. Azimut til DTUsat-2 er 16,91°.

Ved at vælge et tidspunkt, hvor den ene af satellitterne har elevationen nul grader, og så bruge dens vektor som den ene akse i et koordinatsystem, der har origo i DTU's jordstation, bliver beregningerne lidt simplere.

Dette koordinatsystem er altså drejet 16,91° mod øst. Vektoren til den anden satellit aflæses også i Gpredict: azimut 16,89°, elevation -0,22° og slant range 2.941 km. I det drejede koordinatsystem bliver vektoren: azimut -0,02°, elevation -0,22° og vektorlængden 2.941 km.

Hvis vi som en første approximation ikke tager højde for vinklerne imellem de to vektorer, fordi de er så små, ser vi, at satellitternes indbyrdes afstand på dette tidspunkt er: 2.941-2.915 = 26 km.

Tager vi højde for vinklerne, kan vi i stedet for vektorer benytte satellitternes koordinater i det valgte koordinatsystem. DTUsat-2: (2.915,0,0) og Flock 1C: (2.941,-1,-11) og beregne afstanden til 28,3 km.

'Forbiflyvningen' er (eller var) sat til 10/10-14 10:57:45 [UTC]. Vores indbyrdes afstand bliver altså reduceret fra 28,3 km til 616 meter på 12 timer 55 minutter og 9,7 sekunder. Nu er det en smal sag at beregne vores indbyrdes hastighed, eller delta-V, til ca 0,6 m/s. Billedet nedenfor viser Flock 1C-11 og DTUsat-2 i Gpredict med tiden låst på 22:02:35,282 [UTC].

Illustration: Privatfoto

Udslettelsen afblæst

Selvom åbningsscenen fra Gravity langsomt fortaber sig fra mit indre blik, efterhånden som tallene kommer for en dag, lagde episoden alligevel op til lidt eftertænksomhed.

Med 0,6 m/s ville hverken DTUsat-2 eller Flock 1C-11 gå fra hinanden, omend funktionen af begge satellitter bestemt kunne blive påvirket efter et sammenstød. Både planlagte og uplanlagte sammenstød er set før.

I 2007 og 2008 testede henholdvis kineserne og amerikanerne deres antisatellitvåben, hvilket mildt sagt vakte opsigt. I 2009 skete det første utilsigtede satellitsammenstød imellem en udtjent russisk satellit (Kosmos-2251) og Irridium-33.

Ved dette sammenstød var der væsentlig mere bevægelseenergi involveret, end da DTUsat-2 passerede Flock 1C-11. Kosmos-2251 og Irridiums indbyrdes hastighed var omkring 42.000 km/h. Sammenstødet menes at have skabt omkring 1.000 stumper med dimensioner over 100 mm samt naturligvis et utal af mindre stumper.

De to skyer af skrot udgør i sagens natur en risiko for andre satellitter, hvilket har medvirket til at sætte fokus på det menneskeskabte rumskrot. Donald J. Kessler fra Nasa beskrev i 1978 en situation, hvor vi som race ikke længere ville være i stand til at forlade Jordens overflade, fordi mængden af rumskrot effektivt ville spærre os inde.

Fremtidens ingeniører

Sådan en profeti er jo guf for kreative ingeniører, måske ikke helt så sexet som astroide afværgelse, men det snerper derhenad. Adskillige løsninger er da også allerede blevet foreslået.

Fra de simple små add-ons, der begrænser banelevetiden ved at mindske den ballistiske koefficient over jordbaserede lasersystemer, der omdanner satellittens overflade til en ablations-thruster til de mere avancerede 'skralde-satellitter', der simpelthen indhenter og indsamler udtjente satellitter og rumskrot.

Endnu er mange af teknologierne mere blue prints end flyveklare systemer, men i takt med, at problemet bliver mere presserende, øges fokus. Hvilken eller hvilke løsninger der vinder indpas, kan man gisne om, men én ting er sikker, de kræver alle tværfagligt samarbejde blandt en skarp gruppe af fremtidens ingeniører.

PS

Som det fremgår har dette indlæg været undervejs et stykke tid. Ligesom det er færdigt til udgivelse, tikker der en ny mail ind: DTUSAT 2 Close Approach Notification. Denne gang er det ikke en banenabo. Denne gang er miss distance reduceret til 431 meter. Denne gang er det Kosmos-2251.

Ja, den Kosmos-2251, som er nævnt lidt højere oppe. Den, der tog Irridium 33 ud. I morgen ved vi, om det var close eller too close... Genstart åbningsscenen fra Gravity.

René Fleron er civilingeniør på DTU Space og leder af DTUsat-projektet.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hej Rene.

Kunne du ikke lokkes til at give en status for DTUsat projektet? I dit sidste blog-indlæg, var du i tvivl om præcis satellitten var. Dette er åbenbart blevet afklaret nu. Men virker den? Har I hørt fra den? Er der overhoved noget på den, som kan gå i stykker, hvis den skulle ramme ind i noget, eller er den bare en klump kold metal, ligesom den første DTUsat?

Projektets hjemmeside har i skrivende stund en databasefejl, så det er svært at finde yderligere information der.

  • 2
  • 0

Hvor meget er der tilbage af Kosmos-2251 efter sammenstødet med Irridium-33 i 2009? Der må følge en enorm sky af smådele med, så selvom DTUsat-2 misser selve Kosmos-2251, så må der vel være tusindevis af andre stumper der kan komme i vejen? Eller de er måske alle sporet og giver ikke i denne omgang anledning til alarm?

  • 2
  • 0

Hej Erik,

Jeg skal nok komme med et indlæg om DTUsats status. Den korte historie er at rumsegmentet har virket, indtil idag, men jordsegmentet har drillet. Nu må vi se hvordan det ser ud imorgen. Deraf følger jo også at vi har fået udpeget hvilken TLE der var os. Tak iøvrigt for hintet om vores hjemmeside.

  • 1
  • 0

Hej Jens,

Da Iridium 33 og Kosmos 2251 stødte sammen dannede det omkring 1000 stykker skrot større end 100 mm, med andre ord som DTUsat-2 og op. Til sammenligning er der ikke sendt 1000 CubeSats op endnu. Stykker mindre end 100 mm er svære at detektere, men der er naturligvis endnu flere af dem. Der sker en naturlig filtrering af delene idet de stykker der har høj ballistiks koefficient er mindre følsomme overfor drag. Der er derfor idag højst sandsynligt overvejende de farlige dele tilbage i de høje kredsløb.

  • 1
  • 0

Celestrak har en søgemaskine Socrates hvor man kan få et overblik over close approaches. Man kan først prøve uden navne og prikke minimum afstand og så hvad der kommet "tættest på" de næste dage. Så kan man prøve med et navn som DTUSAT-2 AAUSAT3 ISS og hvad man ellers kender der flyver rundt deroppe,

Som Rene antyder hvor spacecraftejere en mail fra dem når det er ved at være tæt på og hvis det er meget tæt på ringer de fra USA (prøvet det en gang).

AAUSAT3 har en prediktion for 9/11 hvor vi kommer tættere på end 500 m fra det omtalte kineserskrammel med indbyrdes rel hastighed på ca 10 km/sec.

Der er nogen der på det sidste har hærget cubesat's for at svine deroppe. Der er under 300 i orbit sammenlignet med rigtig rigtig meget mere andet skrammel - levende som dødt. Så ...

mvh Jens AAUSAT3

  • 2
  • 0

@René. Tak for linket. Må med skam erkende at jeg ikke havde hørt om dem før. Er ved at få licenser. Glæder mig til at se hvor stejl læringskurven er.

Vi hørte iøvrigt fra DTUsat-2 her til formiddag, så den klarede skærene.

  • 0
  • 0

Jeg har længe synes, at det var meget begrænset information på jeres hjemmeside.

Jeg var slet ikke klar over, at DTUSAT2 var blevet sendt op (tillykke med det). Men når jeg nu kigger på jeres hjemmeside er den seneste "nyhed" fra 11. april 2013. Well, der er også et link til et "launch event"; men intet - overhovedet intet - om status efter opsendelsen. Skuffende.

Hvis I vil holde interessen iblandt de studerende og offentligheden bliver I altså nødt til at bruge noget mere krudt på PR. Især når projektet har kørt i 9(?) år. Var det ikke i efteråret 2005, at I valgte payload?

Prøv at kigge på AAU's hjemmeside og se hvodan det kan gøres.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten