Периодически слышал высказывания в духе "если вывести на орбиту ведро гаек, то спутникам хана". Стало интересно прикинуть, насколько такой финт осуществим.
Возьмём для примера спутниковую группировку злого гения Муска, которая своим существованием мешает астрономам наблюдать за звёздами. Астрономы и неравнодушная общественность, к слову, уже давно возмущаются. Вот, например, статья от 2019 года в Гуардиане https://www.theguardian.com/technology/2019/may/28/spacex-satellites-could-blight-the-night-sky-warn-astronomers . Или вот более свежее от ЦНН https://edition.cnn.com/2022/04/04/world/satellite-pollution-night-sky-view-scn/index.html .
Телескопы часто делают фото с большой выдержкой, поэтому спутники мешают сильнее, чем может показаться на первый взгляд, вот пример того, что может получиться:
-----------------
Итак, предположим, что к нам в окно лезет голая женщина астрономы встали с шапкой у метро и собрали денег на проект по засеиванию орбиты дробью с целью выведения из строя зловредных спутников.
Попробуем оценить сколько дроби придётся вывести на орбиту.
Рассмотрим один спутник и одну дробину на встречных орбитах. Рассмотрим полуплоскость проходящую через ось вращения Земли и спутник, и ещё одну полуплоскость проходящую через ось вращения Земли и дробину. Эти полуплоскости вращаются в противоположных направления и совпадают друг с другом дважды за один оборот спутника вокруг Земли, в эти моменты есть шанс на попадание дробиной по спутнику. Область на плоскости, в которой может находится спутник, имеет размер примерно 50 км на 15 000 км. 1 миллион квадратных километров. Плюс-минус попугайское крылышко. Сечение спутника возьмём, для ровного счёта, равным 5 квадратных метрам. Шансы на попадание получаются (5 : 1012).
За сутки примерно 25 оборотов, это 50 попыток. Всего сейчас примерно 4 000 спутников. Итого (5 * 50 * 4 000 : 1012 ) или (1 : 1000000) на попадание одной дробиной по одному из спутников за сутки.
Дробь предлагаю брать весом 0,1 грамм. Это примерно 2,5мм диаметр, седьмой номер. При скорости встречи в 15км/с энергия будет (0,1 * 0,001 * 15 000 * 15 000 / 2 ) Дж, примерно 10 000 Дж. Как выстрел из хорошего пулемёта.
За один коммерчески доступный запуск можно вывести на не слишком высокую орбиту примерно 10 тонн груза. Это 100 000 000 дробин по 0,1 грамма. 100 попаданий по спутникам за сутки. Вывести можно и побольше, но нужно будет ещё устройство для рассеивания дроби и топливо для маневрирования, чтобы рассеивать дробь по разным орбитам, а не одной кучей.
Как просто оценить время схода дроби с орбиты мне не понятно. Известно, что сферический спутник сечением 1 метр квадратный, без двигателей и весом в 100 кг и сходит с круговой орбиты высотой в 500 км за 3 года, а с орбиты высотой в 400 км за полгода. Т.е. на нужной высоте он будет примерно 2 года. Ускорение от сопротивления остаткам атмосферы на орбите пропорционально сечению и обратно пропорционально массе. Сечение дроби в 100 000 раз меньше, масса в 1 000 000 раз меньше. Получается, что за счёт сопротивления дробь будет сходить с орбиты примерно в 10 раз быстрее. Также на сход с орбиты влияет гравитация от Луны и Солнца, тут от массы спутника время схода не должно зависеть. Если считать, что дробь продержится на орбите 40 дней, то получится, что в среднем на каждый спутник придётся по одному попаданию.
Одного попадания спутнику скорее всего будет мало. Для уверенного поражения надо примерно 10 запусков.
С одной стороны 10 запусков это много.
С другой стороны это в 10 раз меньше, чем число запусков требующихся для восстановления спутниковой группировки.
С третьей стороны, от попаданий будут осколки. Скорее всего довольно много. Большинство осколков будут двигаться по некруговым орбитам и быстро сойдут в атмосферу. Но не все. Да и оценку в 40 дней для времени существования облака дроби на орбите кто-то может посчитать слишком пессимистической. Вполне возможно одного запуска хватит.
С четвёртой стороны, 10 запусков - это меньше одного Охрененно Большого Телескопа по стоимости, поэтому разгневанные астрономы вполне могут собрать необходимую сумму.
P.S. Я вполне мог ошибиться на пару ноликов, в пятницу простительно, прошу сильно не материться.
P.S.S. Пост шуточный, астрономы не настолько разгневаны, чтобы продырявить все спутники на орбитах высотой ниже 550 км.
//особый привет https://aftershock.news/?q=node/1179181 , именно эта статья побудила меня.
Комментарии
не, ну если некоторые художники еще и немного астрономы, то не вижу ничего нереального.
Дробиной весом 0,1 грамм вы предлагаете разнести спутник весом 250 кг?? Пусть даже и десятью попаданиями..
Вполне норм, бронирования нет, проводок не тот задел и хана, ну или сломается солнечная батарея, тоже хана. Там очень хрупкое всё.
Расчетов то никаких нет, как я понимаю. Так, на уровне фантазий.
Как обеспечить встречные курсы, учитывая, что у старлинков орбиты разные по направлению, как обеспечить равномерное распределение дробин в сечении пространства 50 х 15000 км...
А может эта дробина при ударе о корпус спутника вообще просто расплющится в соплю и ничего не пробьет. Или она из вольфрама?
Достаточно запустить в сторону обратном вращению Земли.Так и скорость повыше, ведь большинство запусков используют вращение Земли для экономии.
Так уровень оценки же.
15км\с это не точно встречные курсы, небольшой запас на угол есть. Да и 10км/с тоже сойдёт. Оценка же.
При пересечении полярной и экваториальной орбиты скорость будет, если я не забыл теорему Пифагора, больше 10км/с. А между полярной и экваториальной орбитами угол в 90 градусов, не встречные орбиты даже близко. Случай засеивания мусором случайных орбит и рассматривался.
На счёт "расплющится в соплю и ничего не пробьет" - при скоростях больше скорости звука в металле практически нет разницы в твёрдостях и прочностях материалов. Кратер в виде конуса и ударная волна гарантированы.
Если запуск контейнера с дробью с земли произошел во встречном спутникам направлении, скорости столкновения будут дикие 2*27(?) тыс.км/ч. Разнесет ли вдребезги - не знаю, но повредит хорошо - смотря куда попадет, конечно
Добряк на Авантюре с расчётами показал , что это малообразованный бред
При -170о C у свинца сильно другие твёрдость и пластичность, нежели при комнатной температуре. Не стал бы он, случаем, хрупким как чугун. Хотя, может это и к лучшему для поставленной задачи.
Да даже если это будет говно - это все равно масса, летящая на скорости в несколько километров в секунду. Струя воды в пескоструйном аппарате имеет гораздо меньшие скорости.
При скоростях около 15км/с энергия от одной дробинки 7го номера будет как от автоматной очереди.
Плюс из-за скорости, превышающий скорость звука в металлах, образуется конус повреждений и ударная волна.
Сферическая? Ударная волна в вакууме??
В материале спутника.
При относительных скоростях 7,9+7,9=15,8 км/с энергия удара частицы массой 0,1 грамм составит - 0,0001*15,8*(10(3))/2=10(-4)*10(6)*243,36/2=121,68*10(2)=12 168 Дж.
Для сравнения - у НСВ-Т (башенного пулемёта танка) порядка 16 000 Дж
Порвёт в клочья.
Никаких ударных волн не будет. Там сотовые конструкции, в них очень эффективно гасятся колебания. И с большой вероятностью удар придётся на солнечную панель и выведет из строя ничтожную её часть, проткнув насквозь.
Осколок краски весом 1 миллиграмм на скорости 11 км/с пробуравил в лобовом стекле америконского шаттла канал ок 5 см и там и остался. (В цифрах могу немного ошибаться, так как сообщение было более 10 лет назад.)
Столкновения на космических скоростях для человеческого мозга слишком сложны для прогнозирования, там всё контринтуитивно. Пусть вас не обманывает слишком малый вес "гайки". Важна энергия столкновения, а она большей частью сидит в скорости, которая в энергии квадрат, и это для мишени очень печально. ))
Из курса квантовой механики помню токмо понятие эффективное сечение, то бишь какая часть кубического метра занята ядром атома и может остановить нейтрон или протон, а какая часть пуста.
Так вот, самая большая проблема не кинетику посчитать, для этого эмвеквадратапополам хватит, а подсчитать вероятность встречи дробины со спутником. Я видел только один расчёт на пальцах и не перепроверял его. Вероятность получилась не очень. В смысле очень маленькая.
Космос огромен, даже околоземный. Даже 2000 спутников на орбите не делает его более заполненным. Те, кто предлагают посбивать все спутники гайками, просто не понимают этих масштабов.
Я вам дам парабеллум, будете от Муска отстреливаться.
А куда дели давление пороховых газов и реактивный эффект от них?
Рассеятель дроби может это сделать только точечно, то есть большую часть времени облако дроби будет сперва маленьким, и не зацепит, а потом большим и рассеянным и тоже не зацепит.
Более того это облако будет вращаться почти синхронно со спутниками, и если сразу столкновения не произойдёт, то дальше вероятность этого будет падать.
Условно - если точки пересечения лежат в плоскости экватора, то спутник будет пересекать экватор, а дробь находится около полюса. И это будет достаточно устойчивым явлением на много месяцев.
Но есть нюанс...
Как МКС себя почувствует?
МКС ниже старлинков
МКС будет плохо. Она ниже. Поэтому ей тоже достанется, когда дробь и осколки будут сходить с орбиты.
Но на МКС нет значимых телескопов, поэтому астрономам можно не беспокоиться.
10 тонн на встречную орбиту не вывести. А на попутной гайки никого не собьют
Воот. Об этом и вопрос. Все грузы запускают по направлению с запада на восток, попутно с вращением Земли.
Я бы вообще на полярную выводил. Что-то вроде колец Сатурна чтоб сделать. И пусть об эту "стеночку" спутники и бьются )
Разница между выводом на обычную и встречную орбиту не слишком большая.
Развернуть орбиту уже существующего спутника невероятно дорого. Запустить новый - нет.
Спутников на встречных орбитах не то чтобы много, но достаточно. Например Израиль запускал, у него нет траектории по которой можно выводить на обычную орбиту без угрозы падения ступеней на густозаселённые районы.
Ну, скажем так, физических преград этому нет, топлива придется больше сжечь. Обычные нагрузки выводят так, чтобы топливо экономить, но у нас то цель в том чтобы гайки в противоход запустить.
Если выводить мусор на противоходную орбиту, то гарантированное уничтожение. При этом достаточно вывести граммы мусора на именно на ту же орбиту, только в противоположном движении. Это на порядки дешевле спутников.
А попасть? Каждому "грамму" потребуется индивидуальное наведение
Это на сладкое. Для апокалипсиса.
Вывести достаточно на условно перпендикулярную орбиту, чтобы дробь летела через полюсы и экватор, тогда если высота орбиты облака дроби равна примерно высоте орбиты спутников, мы и получим два раза в примерно 1,5 часа(время одного витка) шанс сбить старлинк, а если учесть что они по разным орбитам летят то условие одно совпадение высоты орбиты облака и спутника, так что даже рассеить важней по высотам чем по горизонтале. Плюс при орбите дроби через полюсы учитывая орбиты старлинков минимум одно пересечение будет со скоростью неменее 8 км/с при такой скорости и дробинка нанесет тяжелые повреждения.
P.S.: целимся не в отдельно взятый спутник, а тупо во всю группировку, благо старлинки сами относительно равномерно распределяются по орбите, а дальше с кажлым витком на такой орбите дробь будет иметь шанс встретиться с новым спутником, особенно если вывести дробь на слегка элиптическую орбиту чтобы время витка дроби и старлинка несовпадало.
Так не работает.
1. Сечение спутника много меньше 5 м2
2. Вся дробь будет находиться в одном месте, а не равномерно по орбите(кто её разводить будет?)
3. Дробь очень быстро покинет орбиту, которая пересекается с орбитами роя старлинков.
Поэтому предполагаю, что выведенной за один запуск дроби не хватит даже на один спутник, если её специально не выводить под конкретно какой-нибудь спутник.
ПС. орбиты спутников не круговые, Вы не учитываете влияние Луны. С вероятностью больше 99.99% орбиты дроби и спутников вообще не будут пересекаться, не говоря уже о том, чтоб одновременно они могли оказаться в одной точке. Так как область нужно считать не по плоскости, а по объёму.
И что такое 15 ткм? Длина экватора Земли 40 ткм на уровне моря.
Ещё раз, из-за Луны невозможны круговые орбиты вокруг Земли. Они и без Луны-то не круговые, а с Луной они вообще не образуют замкнутой фигуры. Они нам только такими кажутся, но если брать с необходимой точностью(размер спутника) - то нет, это незамкнутые кривые.
На высоте 400 км один виток вокруг Земли занимает около 90 минут. На более высоких орбитах - ещё больше времени. Поэтому и здесь ошибочка.
Выводим дробь на орбиту от полюса до полюса, перигелий 400 км, аффелий 600км (условно главное чтобы все орбиты старлинка лежали в этом диапазоне) дробь рассеиваем так же как субзаряды из советской бомбы второй мировой, цилиндр врашается из него сыпется дробь к примеру, точный механизм думаю специалисты проработают достаточно легко. И вуаля имеем облако дроби постепенно с каждым витком размывающееся по орбитам, а если вместо шариков разбрасывать перья/стержни будет еще лучше каждый вывалится под разным углом значит разное сопротивление пусть и разреженной но атмосфере - значит орбиты еще быстрей будет размывать. Задача не сбить все спутники, а нанести неприемлимый ушерб группировке старлинка и чем она больше тем больше будет ушерб.
15 мегаметров - половина экватора минус кусок у полюсов. Половина экватора потому, что рассматриваем полуплоскость.
Минуты времени оборота - для оценки сойдёт. Лапоть туда, парсек сюда.
Влияние Луны и Солнца на орбиты не зависит от массы спутника, в разумных пределах конечно, черные дыры в качестве спутников не рассматриваем. Хоть дробина, хоть 100кг. 100кг спутник держится пару лет.
Если половина - то должно быть 20+ ткм
А количество точек пересечения орбит старлинков и дробинок будет стремиться к нулю. Даже стыковка с МКС требует нескольких корректировок орбиты, а Вы хотите, чтоб при запуске с Земли сразу точно попали бы в спутник. Они будут летать условно рядом, но мимо. То выше, то ниже, то в разное время будут проходить через точку пересечения. При типичных скоростих точку пересечения они будут пересекать за несколько десятков микросекунд.
Даже если исключить возможность промаха по координатам вероятность в одно и тоже время оказаться двум телам в одном и том же месте будет грубо 10-12 и это нужно ещё умножать на вероятность промаха по координатам. В космосе и сейчас много всякого мусора, и не так уж и часто он во что-то попадает.
Суть в том, что нужно смотреть не на орбиты, а на плоскости орбит. Если вывести дробь в полярную плоскость, то эта плоскость будет пересекать плоскости вообще всех спутников. Если при этом вывести дробь на высоту выше, чем высота орбит целевых спутников, то постепенно опускаясь из-за торможения, дробинки рано или поздно окажутся на нужной высоте и дальше лишь вопрос вероятности столкновения, которая обеспечивается достаточно высокой за счет большого количества дробинок.
Эффекты гравитации будут не очень очевидны, но крайне ярко проявятся))))
Влияние Луны и Солнца на орбиты не зависит от массы спутника, в разумных пределах конечно, черные дыры в качестве спутников не рассматриваем. Хоть дробина, хоть 100кг. 100кг спутник держится пару лет.
На " Русском топе" года два назад была статья, где главной мыслью было то, что кто завоюет превосходство в космосе, тот и будет Победителем. Наземные силы не столь значимая тема, как главенство в космосе. Там подробно было, наверное ссыль уже не найти
Чищу гараж. Лет за сорок столько разных гаек-болтов накопилось (ещё от "запорожца" и "москвича"), всё выбрасываю. Готов пожертвовать на благородное дело. Против гаек-болтов ещё советского производства ни один вражеский спутник не устоит.
Рассчитывая математику такого пуска, надобно учитывать также факт, что запуск против вращения Земли шибко дороже выходит, так как топлива ракете надо существенно больше.
Не сильно дороже. Порядка 0.5км/с импульса из 9км/с
Дорого менять орбиту уже существующего спутника. Запускать новый спутник не сильно дорого.
Тут скорее вопрос в том, куда будет падать первая ступень при запуске с уже существующего космодрома.
Сильно дороже.
1 км/с из 7,9...
А что до смены орбиты - таки да. Смена плоскости орбиты это самый дорогой, энергетически, естественно, процесс на орбите.
ЗЫ со всех космодромов пускают и не жужжат.
В Израиле так постоянно запускают. Опыт есть. За небольшую плату можно взять дополнительный груз :)))
Перечитайте заголовок
Слишком сложно для цирка. Запускаем одной ракетой пачку спутников-инспекторов с молотками и методично разносим всю посудную лавку.
Страницы