Быстрое развертывание сети кубсат с пушками Гаусса

Допустим, я хочу создать спутниковую группировку, похожую на земную сеть GPS вокруг Луны или Марса, с примерно 24 кубсатами 4U-6U, как показано на этом изображении:

GPS-созвездие

Мне было интересно, возможно ли / практично запускать эти маленькие кубсаты на их соответствующее орбитальное наклонение с экваториальной орбиты, используя какую-то пушку с магнитной катушкой или «пушку Гаусса».

Итак, шаг за шагом это будет выглядеть так:

  1. Корабль большего размера находится на круговой экваториальной орбите планеты (или луны) и несет на себе группу небольших кубсатов и два больших магнитных ускорителя.
  2. Корабль направляет одну пушку на нормальный вектор, а другую на антинормальный вектор.
  3. Одновременно из пушек (возможно, внутри башмака) выстреливаются два кубсата, и эти два выстрела компенсируют инерцию.
  4. Большой корабль выжидает подходящее время и выполняет этот маневр снова и снова, пока все спутники не будут запущены и размещены.

Я вижу несколько преимуществ этой системы, таких как:

  • Кубсаты могут быть дешевыми и не нуждаться в силовой установке
  • Сеть с большим количеством спутников можно настроить очень быстро
  • Пушечную машину можно использовать повторно

Вопросы:

  • Является ли такая система осуществимой и практичной по сравнению с существующими методами?
  • Смогут ли пушки развить достаточную скорость, чтобы правильно установить орбиту?
  • Какова будет точность такой системы?
  • Могут ли спутники столкнуться с сильным нагревом/накоплением магнитного поля во время запуска или с повреждением электроники при запуске из-за сильного магнитного поля? Помешает ли это заключению их в какой-нибудь башмак?
Если бы у кубсатов не было двигательной установки, вы не могли бы перевести их с низкой круговой орбиты на высокую круговую, используя только свои гаусс-пушки. См. переходную орбиту Хомана . Если кубы будут ускорены с помощью короткой пушки, необходимое высокое ускорение уничтожит их. Чтобы избежать этого, потребуется гораздо больше структурной массы. Небольшие спутники-кубсы не обладают достаточной электрической мощностью для генерации сильного радиосигнала, который можно было бы легко принять на поверхности.
@ Уве, я не говорю об отправке кубсатов на более высокую орбиту, их конечная орбита будет иметь ту же орбитальную высоту, только при наклонении орбиты, скажем, 45 градусов вместо экваториального. Кроме того, эти спутники будут находиться не на высоте GPS Земли, а на гораздо более низкой орбите, поэтому я думаю, что мощность передачи определенно может быть достаточно высокой.
Но изменение только наклонения орбиты требует много энергии и сильного ускорения катушкой. Для очень низких орбит потребуется гораздо больше спутников в большем количестве орбитальных плоскостей. Для определения позиции необходимо одновременно принимать четыре и более спутников. Чем ниже орбита, тем больше спутников нужно.
@ Уве, я думаю, ты прав: это совершенно непрактично и требует огромного количества энергии. Смотрите мой ответ ниже.
Время придирки: Хотя «пушка Гаусса» обычно используется как общий термин для электромагнитных пушек (в первую очередь рельсотронов и койлганов), технически это специфическая ранняя конструкция, использующая встречные магниты для движения снаряда. Будучи довольно ограниченным, он не получил многого. Но так как почти никто никогда не слышал об этом конкретном дизайне...

Ответы (1)

Я провел математику! Хотя это возможно, мгновенная энергия, необходимая для этого, просто безумна. По сути, вам понадобится источник питания авианосца класса «Нимиц» для питания этой штуки или огромная батарея конденсаторов. Подобное изменение наклонения орбиты для спутника массой 5 ​​кг потребовало бы около 16 мегаджоулей энергии или энергетического эквивалента около 400 мл керосина.

Расчеты

Примечание расчет предполагает круговые орбиты

Как вы можете видеть, требуемая мгновенная мощность источника питания очень высока, и проектирование космического корабля, который выдерживает столь экстремальное ускорение, вероятно, станет тяжелее и, таким образом, перечеркнет цель спутников (быть легкими и легкими для запуска). Гораздо проще добавить дополнительные двигательные установки для традиционного позиционирования спутников.

Разгон кубсата до 336 км/с*с все равно уничтожит его. Для допустимого ускорения необходимая длина трубы составит от нескольких сотен до нескольких километров.
Почему высота орбиты выше Марса?
@Raze просто добавляет радиус Марса к введенному числу. Большинство описаний спутников, вращающихся вокруг Марса, даются на высоте орбиты над Марсом, и мне легче визуализировать это.
+1для количественного ответа! Нет ничего безумного в банке конденсаторов. Задача создания работающего спутника GPS, который мог бы выдерживать ускорение 34 000 g, вероятно, выходит за рамки текущих возможностей, вы можете указать это в своем ответе.
@Uwe Я буквально собирался спросить, спасибо за разъяснение, я полагал, что RUD будет результатом любого кубсата, запущенного из чего-то настолько смехотворно мощного. 34 332,8571 г довольно абсурдно даже для 0,0077 с. В любом случае, сомневаюсь, что вы попытаетесь использовать 10-метровый рельсотрон.
Быстрое развертывание сети кубсат с пушками Гаусса
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v