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 7544 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 DTUsat’s 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 ombord på den raket vi blev sendt op med, alle Flock satellitterne er tripple cubes altså 3 gange så store som DTUsat-2. De har ikke propulsion med ombord 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 ide 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 2915 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 2941 km. I det drejede koordinatsystem bliver vektoren: azimut -0,02°, elevation -0,22° og vektorlængden 2941 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: 2941-2915 = 26 km.
Tager vi højde for vinklerne kan vi istedet for vektorer benytte satellitternes koordinater i det valgte koordinatsystem. DTUsat-2: (2915,0,0) og Flock 1C: (2941,-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].
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 anti-satellit våben, 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/t. Sammenstødet menes at have skabt omkring 1000 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 satelliter 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. 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-satelliter”, der simpelt hen 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.
Leave a Reply