Εγγύς Διαστημικό Περιβάλλον Μάθημα 5ο Διαστημικά Κατάλοιπα (space debris) Προέλευση Κίνδυνοι Τροχιακή κατανομή Αντιμετώπιση
μ-μετεωρίτες (micro-meteorites) μικρομετρικές διαστάσεις θραύσματα συγκρούσεων στη ζώνη των αστεροειδών, ουρές κομητών διαπλανητικό νέφος σκόνης (interplanetary dust cloud) Εκτιμώμενος ρυθμός εισόδου μάζας στην ανώτερη ατμόσφαιρα ~ 20.000 tn/έτος
Αντιμετώπιση: Ασπίδα Whipple Αντί για παχύ τοίχωμα (μεγάλο βάρος) χρήση μιας λεπτής ασπίδας (π.χ. αλουμινίου) σε απόσταση από το σώμα του σκάφους Σύγκρουση (v ~ 5 km/s) λιώσιμο του μετεωρίτη (μετατροπή σε διάχυτο θερμό πλάσμα) ανίκανο να εισχωρήσει στα τοιχώματα του σκάφους Νέα υλικά (κεραμικά, πολυστρωματικά υφάσματα, κ.λ.π.)
Ανθρωπογενούς προέλευσης LEO GEO Τμήματα δορυφόρων, εκτοξευτήρων, δεξαμενών, θραύσματα συγκρούσεων, εργαλεία, καύσιμα, βαφή, κ.λ.π από προηγούμενες αποστολές Μεγάλη συγκέντρωση σε ύψη GEO και LEO
Κατηγοριοποίηση Μέγεθος: μικρά ( D< 1 cm, N~ 107, m 0) μεσαία ( D< 1-10 cm, N~ 5x105, m ~ 10-100 gr) μεγάλα ( D< 1 cm, N~ 20.000, m ~ 1 kgr ) 98% της μάζας είναι μεγάλα αντικείμενα (αλλά λίγα...) Ρυθμός αύξησης 1980 5.000 1991 8.500 (από 28.000) 2005 13.000 2006 19.000 2011 22.000 αύξηση ακρίβειας
Κατανομή τροχιών Σύγκρουση με αντικείμενο 1 cm ενέργεια έκρηξης 1 kg δυναμίτιδας!
Σύνδρομο Kessler με δεδομένες τις πιθανές ζημιές είναι δυνατή μια αλυσσιδωτή αντίδρασή (τα θραύσματα να προκαλούν νέες συγκρούσεις; Δεν είμαστε βέβαιοι ότι έχουμε φτάσει στην απαιτούμενη τιμή της κρίσιμης πυκνότητας...
Αντιμετώπιση Σχεδιασμός! Σε LEO: σημαντική βοήθεια από α) την κατανομή σε ειδικές τροχιές με αρκετά μεγάλη γωνιώδη απόσταση β) χαμηλό ύψος ατμοσφαιρική τριβή Σε GEO πιθανό να χρειαστούν επιπλέον ειδικά μέτρα, όπως: α) laser ablation (μικρά) αύξηση e είσοδος στην ατμόσφαιρα β) προγραμματισμένες τροχιές επανόδου στην ατμόσφαιρα γ) graveyard orbits Άλλες ιδέες: διατημικές σκούπες, κ.α.
Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) Ένα διεθνές διαστημικό πολυ-εργαστήριο (NASA, ESA, JAXA, RosCosmos (RKA), Canadian CSA)
Σταθμός 3ης Γενιάς - σε αντικατάσταση παλαιότερων μοντέλων (Salyut, Cosmos, SkyLab, MIR...) Διεθνής συντονισμένη δράση για το σχεδιασμό, το χτίσιμο, την παρακολούθηση και την εκμετάλευση του ISS
Χαρακτηριστικά Τροχιάς (LEO): Ύψος: 376 km < H < 398 km σχεδόν κυκλική τροχιά μη αμελητέα ατμοσφαιρική τριβή απώλεια ύψους: ~ 2 km / month Περίοδος: T = 91 min 15.7 περιφορές/day Κλίση: i = 51.6 deg για να είναι εφικτή/οικονομική η πρόσβαση και η παρακολούθηση από τη Ρωσία (Kazakstan)
Σκοπός / Χρήσεις:... a laboratory, observatory and factory in space to provide transportation, provide servicing and act as a staging base for possible future missions to the Moon, Mars and asteroids (2010) serving commercial, diplomatic, and educational purposes Κύριες Ερευνητικές Περιοχές: διαστημικός καιρός, φυσικές επιστήμες, διαστημική ιατρική, φυσιολογία, αστρονομία, μετεωρολογία... Κύρια Εργαστήρια: Kibo (JAXA), Columbus (ESA), Nauka (RKA), Destiny (NASA)
Μικροβαρύτητα: το κύριο πεδίο έρευνας στον ISS Ο ISS προσφέρει ένα μοναδικό περιβάλλον μακροχρόνιας μελέτης της συμπεριφοράς της ύλης (και των ανθρώπινων ιστών) σε συνθήκες μικροβαρύτητας! Μερικά χαρακτηριστικά πειράματα: Ανάπτυξη φυτών και ιστών τριχοειδή φαινόμενα, 3-D ανάπτυξη ιστών και πρωτεινικών κρυστάλλων Χημικές ενώσεις - μίξη ρευστών και κοκκώδων υλικών Υπεραγωγιμότητα ειδικά υλικά (aerozols κλπ) αλληλεπίδραση με την κοσμική ακτινοβολία
Το πιο πολύπλοκο μηχάνημα που έχει χτιστεί (εν μέρει) στο διάστημα!
Τεράστιο project αρχιτεκτονικού, στατικού, ηλεκτρονικού και μηχανολογικού σχεδιασμού! Περιλαμβάνει: - πολλαπλά σημεία πρόσδεσης - πολλαπλά εργαστήρια - ηλιακούς συλλέκτες - κεραίες / συστήματα επικοινωνίας - σύστημα τηλεπισκόπησης - πολλαπλούς προωθητήρες (σύστημα orbital manoeuvering) - ανιχνευτές
Κύριες Διαταραχές που επηρεάζουν το σχεδιασμό: Ατμοσφαιρική τριβή orbital decay Παλιρροιογόνες δυνάμεις κάθε module απέχει από το ΚΜ Επιβεβλημένες μεταβολές τροχιάς Μηχανικές ταλαντώσεις από τα modules και το πλήρωμα!
Εξαιρετικά πολύπλοκο σύστημα διατήρησης ζωής στο Σταθμό!
Παραγωγή Ενέργειας (ηλιακή)
Σύστημα Ψύξης με τη χρήση (κυκλοφορία) αμμωνίας:
Συστήματα Επικοινωνιών / docking
Ζητήματα Ασφάλειας - Κοσμική ακτινοβολία και ηλιακές εκλάμψεις/ CMEs - Debris ασπίδες, επιδιορθώσεις - υγεία των αστροναυτών(μυική ατροφία, οστεοπενία) άσκηση
Μελλοντικά Σχέδια: - Νέα εργαστήρια / πειράματα - Χρήση για εμπορικούς σκοπούς (?) Εκτιμώμενο τέλος(;) αποστολής: ~ 2020