Désorbitage par Trampoline Systeme
traduction en français
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Earth Orbits

orbital debris

Au moment de ce document (mi-2017), environ 18 000 objets faits par l’homme orbitent la terre, y compris plus de 1 400 satellites opérationnelles (voici Table 1).  L’humanité dépend d’innombrables applications de technologie spatiale ; beaucoup des applications les plus vitales peuvent être catégorisées ainsi :  

{1} Les observations astronomiques sont menées par Hubble en orbite au dessus de l’atmosphère.
{2} Les réseaux de diffusion sont supportés par des centaines de satellites sur orbite terrestre géostationnaire.
{3} Les services de communications utilisent des constellations de satellites sur orbites polaires.
{4} La collecte d’intelligence économique doit fonctionner à orbites basses pour l‘imagerie à proximité.
{5} Les services de cartographie sont opérés par des gouvernements et des entreprises partout dans le monde.
{6} Les satellites d'imagerie météorologique fonctionnent sur des orbites synchronisées ou géostationnaires.
{7} Les services de navigation utilisent plus de cent satellites en trois constellations.
{8} Des expériences scientifiques sont menées dans une large gamme de satellites.
{9} La station spatiale, la plus importante étant l'ISS (la Station Spatiale Internationale), est déployée sur une orbite terrestre basse (OTB).
{10} La résolution du problème de débris orbitaux a besoin de satellites spécialisées déployées en diverses orbites.

Les « solveurs » sont invités à observer que l’article item {10} La résolution du problème de débris orbitaux a été accentué signifiant qu'il y a un besoin vital que l’humanité adresse ce problème international à l’extérieur de l’atmosphère.  Ceci est un challenge comparable au changement du climat terrestre à l’intérieur de l’atmosphère.

Débris orbitaux encombrant l’espace autour de notre planète

Tailles des catégories – Quantités en orbite

plus gros que 10 cm – 29 000

entre 1 et 10 cm – 670 000

plus petit que 1 cm – 170 millions

Depuis le commencement du 21e siècle, les quantités de débris faits par l’homme ont grandi multiplé à proximité de notre planète et ils sont devenus un danger aux satellites et aux vaisseaux spatiaux – une menace qui est plus grosse que celle des météores.

Chaque objet dans l’espace voyage sur sa propre orbite.  Un objet typique en orbite terrestre basse (OTB) voyage à 28 000 km/h (17 500 mph).

Sans parler des collisions frontales ou à angles obliques, considérez le cas d’un satellite et d’un article de débris spatial voyageant à la même vitesse en orbites qui se croisent à seulement un degré.  Ils se heurteraient avec une vitesse relative de 490 km/h (305 mph) : à peu prés comme un dragster qui heurte latéralement une camionnette garée.

L’humanité devrait être embarrassée de considérer comment, pendant les six décennies passées, les nations totalement négligeante ont traité les orbites du monde de manière

  • en envoyant de très nombreux satellites sans provisions pour leur pacification après leur fin de vie – sans parler de leur élimination,
  • en permettant à des fusées abandonnées de rester en orbite, beaucoup d’entre elles chargées de liquides explosifs, débris toxiques, et d’effluents radioactifs, et puis le plus mauvais de tout…
  • en conduisant des expériences d’armes antisatellites, qui explosent joyeusement les morceaux de vaisseaux spatiaux de toutes tailles en toutes directions dans l’espace, ce qui crée des bandes d’orbites poubelles.   

Dans la mesure où les collisions avec des débris produisent encore plus de débris, l’avalanche d’événements destructives qui en résulté appelée le Syndrome Kessler, pourrait rendre assez tôt les orbites terrestriels impassables pour des siècles à venir.  Déjà, une moyenne d’un satellite est détruit par an à la suite d'une collision avec des débris spatiaux.


Il n'y a vraiment qu’un remède pour les débris orbitaux :
leur élimination de l’atmosph
ère.


orbital debris Tous les objets en orbite vont finalement être traînés vers le bas jusque dans l’atmosphère.  Le sens du mot « finalement » peut représenter très longtemps, dépendant de l’élévation de l’orbite.   Le note {4} de la Table 1 dit, « les satellites ou les débris dans l’espace à des orbites à ou en dessous de 250 km (155 mi) seront brûlés dans l’atmosphère en un an. »

La décomposition en orbite peut prendre très longtemps.  C’est une bonne nouvelle pour toutes les applications satellites listées dessus.  Mais pour les débris, ce n’est pas une bonne nouvelle, bien sûr.  Pour la réduction de menaces aux vaisseaux spatiaux qui passent à travers des orbites remplies de débris, l’humanité a besoin d'arriver urgemment à comprendre comment accélérer la dégredation des débris orbitaux – à comment désorbiter ces débris, hein. 

Selon le NASA Orbital Débris Program Office (le bureau NASA pour le programme de désorbitage des débris), pour adresser les risques aux vaisseaux spatiaux actuels, on a besoin de favoriser la suppression de debris de petite taille.  Par contre, pour la gestion des débris fragmentations crées par explosions et des collisions, on a besoin de supprimer les plus grands objets comme fusées et satellites qui ne sont plus opérationnels. Selon un rapport récent la suppression d'aussi peu que cinq par an des plus gros objets qui présentent les risques les plus sérieux peut stabiliser l’environnement de l'OTB pour à long terme.



orbital debris La page de la solution pour l’énigme Trampoline Système de désorbitage (TDS) fait une proposition qui serait économique et efficace pour l’élimination rapide « des objets les plus risqués » sur l'OTB – une proposition qui utilise des technologies prouvées de l’âge de l’espace et qu'on ne trouve décrite nulle part sur l’Internet. Jusqu’à maintenant.
On peut définir « les objets les plus risqués » comme [a] les satellites qui ont fini leurs missions mais qui continuent sur ces orbites ou [b] des fusées de lancement qui ont été abandonnés forcément et qui sont sur ces orbites.  Pour être bref, on peut adopter le mot derelict. 

L’élimination d’un derelict demande un système qui a comme mission de faire d'accomplir
cinq tâches généralisées :

Tâche 1 : Lancer le vaisseau spatial pour le positionier dans l’orbite au-dessus  du derelict.

Dans le cadre de la séquence de lancement, le vaisseau spatial pour le positionner sera programmé par le centre de contrôle sur Terre pour opérer de façon autonome.  Ici et pendant toute la mission, nous avons besoin d'exiger une forme de ‘hygiène orbitale’.  Les sections de la fusée et la coiffe du vaisseau spatial, par exemple, ne doivent pas être jetées dans les orbites terrestres.  À cet égard, un système réutilisable de lancement serait idéal. 

Tâche 2 : Transférer le vaisseau spatial dans l’orbite du derelict pour l'amarrage.

L’orbite de positionnement initial correspond à l’orbite du derelict en inclinaison et excentricité mais il a une période qui est un peu plus long.  Quand le derelict s’approche de la conjonction par dessous, le vaisseau spatial accomplit une manouvre autonome pour se transférer sur l’orbite du derelict des poussées de la combustion rétrograde du moteur principal. 

Tâche 3 : Manœuvrer le vaisseau spatial dans la position pour capturer le derelict.

À cause des irrégularités attendues de la structure du derelict et de son orientation au hasard, des propulseurs directionnels doivent être opérés fonctionner à distance pour préparer la précision de l’amarrage.  Ils sont téléguidés depuis le centre de contrôle utilisant l’information relayée par vidéo en live streaming. L’équipement dans le vaisseau spatial doit être préparé et déployée selon les besoins.

Tâche 4 :  Capturer le derelict et préparer pour des manouvres de désorbitage

Divers mécanismes ont été proposés, y compris des harpons, des lassos et des grappling hooks.  Le mécanisme le plus populaire semble être un grand filet à papillons qui est catapulté du vaisseau spatial, comme montré présenté dans ce clip d’un teste dans un environnement synthétique en apesanteur.

Tâche 5 :  Porter le vaisseau spatial plus derelict dans l’orbite d’élimination.

Les systèmes de captage sont connectés par câble, donc le derelict ne peut être que remorqué par le vaisseau spatial jusqu’á l’orbite d’élimination.  Ceci impose un defi technique.  Le câble a besoin de protection contre des flammes du moteur principal pendant les maneuvres rétrogrades.  

Solveurs sont invités inventer un système pratique pour accomplir tout cinq tâches.


LA PAGE DE SOLUTION
solution





 

Table 1 Parameters for Man-Made Earth Orbits


Elevation MSL Radial Distance Period Velocity Quantity Notes
Zone Description
km mi km mi hr km/h mph

HE0 High Earth Orbit 384,000 238,540 390,378 242,502



{1}
Disposal Orbits > 36,100 > 22,425 > 42,478 > 26,387




GEO & GSO 35,786 22,230 42,164 26,192 24 11,038 6,900 300+ {2}
High Earth Orbit 35,786 22,230 42,164 26,192





Disposal Orbits < 35,300 < 21,930 < 41,680 < 25,890





> 20,700 > 12,860 > 27,080 > 16,820




MEO Medium
Earth Orbit
35,786 22,230 42,164 26,192




Galileo 23,222 14,425 29,600 18,387 14 13,284 8,300 30
GPS 20,180 12,536 26,558 16,498 12 13,906 8,690 31
GLONASS 19,130 11,884 25,508 15,846 11 14,570 9,100 29
Medium
Earth Orbit
2,000 1,242 8,378 5,204





Disposal Orbits < 19,700 < 21,930 < 26,080 < 16,200





> 2,000 > 1,240 > 8,378 > 5,204




LEO Low Earth Orbit 2,000 1,242 8,378 5,204




Polar Orbiting 700 435 7,078 4,397



{3}
435 270 6,813 4,232



Iridium & SSO 620 385 6,998 4,347 1.67 26,329 16,455 72
Hubble 595 370 6,973 4,332 1.593 27,503 17,190 1
ISS 412 256 6,790 4,218 1.545 27,602 17,251 1
Deorbit 
< 1year
250 155 6,628 4,117 ~1.445 ~28,820 ~18,000
{4}
Low Earth Orbit 0 0 6,378 3,962




HEO, Molniya - Apogee 38,552 24,100 44,930
12

3 {5}
MEO, - Perigee 1,626 1,020 8,004





& Tundra - Apogee 38,552 24,100 44,930
12

3 {5}
LEO - Perigee 1,626 1,020 8,004






{1} Lunar orbit considered here to be the limit of High Earth Orbit.
{2} GEO, geostationary orbits, are all in the equatorial plane; GSO, geosynchronous orbits,
        are in non-equatorial planes.
{3} Polar orbits in this range have high inclinations with respect to the near-equatorial orbits.
{4} Satellites or space debris in orbits at or below ~250 km (155 mi) will burn up in the
        atmosphere within one year.
{5} Constellations of synchronous communications satellites in eccentric orbits for serving
        high and low latitudes.


Atmosperic Disposal

As shown in Table 1 there are three zones of Disposal Orbits.  These are put forward by the U.S. Government Orbital Debris Mitigation Standard Practices, which were endorsed by the United Nations in 2008.  A critical review of these voluntary practices is outside the scope of the Trampoline Deorbiting System puzzle. 
Solvers will surely observe that, since all forms of debris are subject to orbital decay, the act of moving derelicts into Disposal Orbits merely defers their inevitable endangerment of working satellites in orbits at lower elevations.