Désorbitation par ballons sub-orbitaux

Souvent ici, on partage des projets qui, même s’ils ne sont pas aboutis on le don de donnée des idées et par pingpong debatique affiné le projet.
 
Donc je voulais vous proposer un projet de « désorbitation par ballon sub-orbitaux » au quelle j’ai déjà pensé il y a un petit moment mais que j’ai repris en voyant le même jours un documentaire sur les débits orbitaux et un article sur le MLA (mini fusée lancée depuis un rafale).
 
Situation initiale : Le but est de désorbité des objets en orbite basse (voir peut-être moyenne, ou au périgée de GTO) des grosses charges hors de contrôles mais bien trajectographié. Pour l’exemple, prenons envisat : masse au lancement (je n’ai pas la masse actuelle) 8 ,2tonnes, peri785km apo791km. Il est en panne sèche, il lui faudra des années (probablement des dizaines) pour rentrer à la maison et, au vu de sa masse, le moindre impact pendant cette période entrainerait un nuage de débris terrible. Les solutions les plus médiatisé pour le désorbité sont classique et consiste à mettre en orbite un remorqueur de taille légèrement inférieur (donc un lanceur de la taille d’un soyouz) pour l’agripper (on ne sait pas encore comment) et descendre l’ensemble (en priant pour qu’il soit contrôlable sinon fait qu’empirer le situation).
 
Projet.
L’objectif est de minimiser les masses en jeu(O1) et le deltaV a leur apporté(O2), afin de limiter la taille (donc le cout) de lancement et de simplifier le desorbiteur (O3) pour diminuer le prix de la charge utile.
Le concept consiste à envoyer une masse sur une trajectoire sub-orbital qui a son apogée (donc quand il sera momentanément immobile) serait percuté par Envisat. Pour atteindre cette altitude il faudrait un Dv d’environ 4000m/s (il faut que je vérifie et affine se calcul) soit deux fois plus que deux fois moins qu’un lancement orbital (O2). Par transition de quantité de mouvement, une masse de seulement 400kg (calcul a affiné aussi) (O1) créerait une perte de vitesse suffisant pour abaisser le périgée au niveau du sol terrestre (donc désorbitation direct). De plus pas besoin d’agripper ou de contrôle envisat, il faut juste le percuter (03).
Le design (non figé) serait un ballon d’un rayon de 50m, au parois extrêmement mince (pour l’instant je pense au kevlar, mais à voir) qui serait gonflé (très basse pression vue qu’autour c’est le vide) au moment de la sortie de l’atmosphère (Par comparaison Echo A, un ballon orbital sur lequel se reflété les messages radio,  pesai 66kg pour un diamètre de 33m et c’était en 1960). Il y aurait plusieurs valves qui permettrait de faire office de RCS en éjectant le gaz pressurisant le ballon pour affiner la trajectoire au dernier instant. Il faudrait surement aussi un radar (type radar de missile air-air) afin de confirmer la trajectoire de la cible. Vu que les missile anti-missile (ou anti-satellite) parvient à touche des cibles avec une précision inferieur au mettre et une différentielle de vitesse d’une dizaine de km/s, on devrait pouvoir atteindre une précision d’une dizaine de mètre avec la même différentielle de vitesse.  A l’impact, la première couche du ballon est déchirée mais ralenti (en accélérant le ballon) et fragmente le satellite.  Les fragments travers ensuite l’intérieur du ballon (100m si l’impact est proche du centre) en étant ralenti et partiellement vaporisé par le gaz contenu a l’intérieur (un mini renté atmosphérique, il faudrait utiliser un gaz lourd com le CO2 ou le peroxyde d’azote). De plus en fuyant par la paroi déchirée, le gaz accélère le reste du ballon. Au moment de percuter la paroi opposée à l’impact, la différentielle de vitesse est plus faible (les débris sont ralentis et le ballon a était accéléré à l’impact) ce qui permettra d’en contenir une bonne partie et de ralentir suffisamment les autres pour qu’il rentre rapidement. Finalement on se retrouve avec les débris d’envisat coincé dans les restes déchirés d’un ballon à une vitesse suffisamment faible pour garantir ça rentré au prochain périastre.
Ce ballon pourrait être lance sur cette trajectoire par des micro-lanceur (d’une capacité de 100kg en orbite) comme par exemple un ex-missile balistique sur camion ou le MLA lancé par un rafale ce qui apporterait une grande flexibilité qu’en a l’endroit de l’interception.  Mais bon, un lancement depuis le sol est possible car le plus logique serait une interception au-dessus du kazakstan, c’est à l’opposé du point Nemo (point de crash visé).

Idée intéressante mais qui me semble plus que risquée:
- On est sur à 100% de faire exploser un satellite sur orbite. C'est même le but.
- Dans cette explosion, c'est une certitude qu'au moins un petit nombre de débris vont continuer dans l'espace en changeant d'orbite, et un nombre plus restreint en accélérant.
- Toute petite erreur de positionnement relative serait catastrophique.
- L'énergie cinétique absorbable par les gaz et la paroi du ballon sera probablement marginale et aura pour principale conséquence... de faire exploser un gros satellite en plein vol. Pour fournir un dV plusieurs dizaines de m/s à l'essentiel du satellite en seulement 100m il faudrait plus d'une atmosphère de pression.
- Le ballon ne sera pas du tout accéléré pendant le passage du satellite puisqu'il ira plus vite que le son dans le ballon. Quand il atteindra la paroi opposée les ondes de pression qui feraient accélérer le ballon seront encore bien derrière.

Bref, ça me semble plus utile pour ajouter des débris que pour en enlever.

L' idée peut sembler un peu bizarre mais ça se tient. Juste il ne faut pas que le ballon se déchire mais plutôt qu(il se dégonfle et "enrobe" le satellite visé sinon gare aux débris.
Ce système pourrait même être déployé par un canon spatial plutôt que par une fusée. Pour mémoire le tir le plus élevé de la DARPA c'est 1500 km.

Space Opera a écrit:Idée intéressante mais qui me semble plus que risquée:
- On est sur à 100% de faire exploser un satellite sur orbite. C'est même le but.
- Dans cette explosion, c'est une certitude qu'au moins un petit nombre de débris vont continuer dans l'espace en changeant d'orbite, et un nombre plus restreint en accélérant.
- Toute petite erreur de positionnement relative serait catastrophique.
- L'énergie cinétique absorbable par les gaz et la paroi du ballon sera probablement marginale et aura pour principale conséquence... de faire exploser un gros satellite en plein vol. Pour fournir un dV plusieurs dizaines de m/s à l'essentiel du satellite en seulement 100m il faudrait plus d'une atmosphère de pression.
- Le ballon ne sera pas du tout accéléré pendant le passage du satellite puisqu'il ira plus vite que le son dans le ballon. Quand il atteindra la paroi opposée les ondes de pression qui feraient accélérer le ballon seront encore bien derrière.

Bref, ça me semble plus utile pour ajouter des débris que pour en enlever.

Je vois pas trop comment une débris pourrait être accéléré pendant  l’opération, si l'explosion d'un résevrois projet des debris vers l'avant il auront tout le ballon a traversé , donc il serait au final ralenti. 

après il faudrait détermine se qui ralenti le plus par unité de masse entre les parois (je pensais kevlar comme les gilet par balle, mais on peut utilisé d'autre matériau, comme des mini plaque métallique ou céramique). si les parois prime  sur le gaz , on peut imagine une boue gonflable qui tendrait dans sont trou une série de membrane que les débris devrait traversé. l'autre solution serait de reste sur une sphère avec des parois concentrique ou sinon seul la paroi extérieur serait gonflé et on chiffone un grand nombre de couche qui serait tendu au gonflage avec des angles varié, se qui multipliait le nombre de paroi que devrai traversé le débris mais aussi les angles d'incidence pour évite les impact purement perpendiculaire. 

Anovel a écrit:L' idée peut sembler un peu bizarre mais ça se tient. Juste il ne faut pas que le ballon se déchire mais plutôt qu(il se dégonfle et "enrobe" le satellite visé sinon gare aux débris.
Ce système pourrait même être déployé par un canon spatial plutôt que par une fusée. Pour mémoire le tir le plus élevé de la DARPA c'est 1500 km.

au début c’était l’idée de conserve le sat en un morceau, mais au vu de la vitesse je suis pas sur qu'un matériau, quelque qu'il soit puisse résiste a un impact direct, donc comme sur l'ISS, un système de double parois (une première pour ralentir et fragmenté , une deuxième pour arrête) , donc au final l'objectif est d'avoir le satellite est totalement anéanti mais quasiment complet coincé a l’intérieur du ballon. après peut importe si des debrit traverse la deuxième paroi s'il on perdu suffisamment de vitesse pour se désorbite au prochain périgée. 

sinon une solution plus soft serait de placé le ballon sur une trajectoire quasi orbital pour diminuer au maximum la vitesse d'impact (se qui améliore aussi la précision) , ainsi on piege le satellit, on diminue sont perige et on augmente fortement sa surface aérodynamique se qui diminue de beaucoup sa durée de vie en orbite. mais cela implique un Dv bien plus important .
Je sais se schema est ultra simplifier (a moins que la terre soi plate :scratch:)



Pour le canon, ça peut le faire , mais 400kg sa parait beaucoup, tu a des détail sur ce de la darpa. De mémoire , Baïkonour est une enclave russe, donc je suis sur que sa ferait plaisirs a Vladimir d'avoir un gros canon anti-satellite sur sont territoire tout en disant que c'est juste pour nettoyer les débris spatiaux  :evil: "Ah c’était un satellite américain non signalé? oups on pensait que c’était une débris, dommage"

Dans le cours du projet HARP il a été tiré un projectile de 315 kg à 180 km d'altitude.

Je n'ai pas compris les rôles respectifs du lanceur/intercepteur et du ballon (la charge du lanceur) dans la zone "proche" de l'interception ?
Le ballon est largué avant* et possède son propre système de guidage pour "affiner l'interception" ? A quel moment se produit son déploiement ?

* peut-être même bien avant - suivant l'altitude à laquelle doit se produire l'interception - d'après ton post :

un ballon d’un rayon de 50m, au parois extrêmement mince (pour l’instant je pense au kevlar, mais à voir) qui serait gonflé (très basse pression vue qu’autour c’est le vide) au moment de la sortie de l’atmosphère

Avec l'exemple d'Envisat .... il doit monter jusqu'à environ 780 km :scratch:

Pendant le projet HARP deux il y a eu plusieurs itérations différentes dont une qui envisagée de tirer une fusée qui serait utilisée hors atmosphère pour une réelle mise en orbite.
LE projet n'a pas reçu finalement de financement suffisant car en concurrence avec les lanceurs conventionnels.
Le canon avait été allongé pour fournir une poussée plus longue mais moins contraignante en g. 
Un harp 3 a été envisagé mais jamais complètement terminé seule la rénovation du canon a été complété, il me semble.
Il semble que les russes aient aussi menés des expériences dans le domaines, bien que l'on ne trouve pas ou peu de données publiques.
La France semble aussi avoir étudié la possibilité d'utiliser ce concept (dieux Gaulois).