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Space Debris – Current Situation

Dr.-Ing. Carsten Wiedemann, Prof. Dr.-Ing. Peter Vörsmann

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 2

Catalog

� 16,300 objects in the catalog � (some with a size of 5 cm)

� Of these, only 900 active satellites

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 3

Objects greater than 10 cm

� 29,000 objects � greater than 10 centimeters

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 4

Objects greater than 5 cm

� 60,000 objects � greater than 5 centimeters

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 5

Objects greater than 1 cm

� 700,000 objects � greater than 1 centimeter

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 6

Objects greater than 1 mm

� 200 million objects � greater than 1 millimeter

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 7

Objects greater than one tenth of a millimeter

� Trillions of objects � greater than 0.1 millimeter

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Spatial Density (2009)

ENVISAT

ISS

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 9

Spatial Density

Spatial density of debris larger than one centimeter according to

MASTER-2009

2005 2009

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 10

Instability of the LEO Population

Increasing threat for the orbits used by Earth observation satellites

Spatial density of objects larger than one centimeter versus time on LEO according to

MASTER-2009

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 11

Which satellites are most likely to collide?

Incli

na

tio

n i

n d

eg

Collisions will mainly occur between sun-synchronous satellites (i ≈ 98°) and objects

at i ≈ 82°. Basically head-on collisions with twice the orbital velocity!

Perigee altitude in km

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21. März 2012 | Carsten Wiedemann | Space Debris | Seite 12

Conclusions

Orbital region of special interest: 800 km altitude• high number of space debris

• high collision velocity

• high probability of catastrophic collisions

Collisional cascading (Kessler Syndrom) will start in 800 km.

It may be necessary to remove existing objects actively.

Scientific/technical challenges• identification of long-living risk objects (potential collision partners)

• prioritization of risk objects for active removal

• active removal (de-orbiter rendevouz and docking with risk object)

Legal challenges• new satellites and rocket stages: implementation of an obligation for

immediate de-orbiting at EOL?

• old satellites and rocket stages:o can risk objects be removed by a third party?

o can someone be held responsible for a collision?