Что входит в планирование и выполнение развертывания групп низкоорбитальных спутников?

Я был среди многих, наблюдавших за захватывающей миссией SpaceX OrbComm-2 ( Falcon-9 Flight 20 , 22 декабря 2015 г.), и, помимо первой успешной посадки 1-й ступени после орбитальной миссии, развертывание одиннадцати спутников OrbComm сделало образы. Наблюдая за (почти полной) Луной, вы даже можете увидеть, как 2-я ступень выполняет маневры по крену между каждым последующим развертыванием.

Вы можете увидеть это, например, в «промо-трейлерах» SpaceX. На самом деле именно этот визуальный образ привел меня на SXSE (обмен стеками космических исследований) год назад — о чем свидетельствует мой первый набор вопросов здесь! Поскольку я еще не слышал о TLE, я «просматривал» веб-сайты, чтобы узнать положение спутников, чтобы я мог наблюдать, как они расходятся. Первое изображение (ниже) взято из моего самого первого вопроса о SXSE , а второе — из одного из моих последних вопросов .

Так что, несмотря на то, что я узнал невероятно много о спутниках и освоении космоса из сотен маленьких кусочков, я хотел бы посмотреть, как некоторые из этих кусочков сочетаются друг с другом.

Вопрос: Что входит в планирование и выполнение развертывания групп низкоорбитальных спутников ?

Я думаю, что хороший ответ может включать хотя бы беглый план (например, максимум 2-3 предложения) таких вещей, как:

  • Высота орбиты 2-й ступени и циркулярность
  • корректировка положения перед каждым запуском спутника (без бейсбольной биты )
  • "пинок" - механический выпуск отдельного спутника(ов)
  • последующая спутниковая тяга - двигатели и/или ускорители на каждом
  • первый доступный TLE, подтверждающий (для нас) успешное развертывание
  • план их миграции в конечные места (в некоторых случаях с использованием минимального количества топлива)

РЕДАКТИРОВАТЬ: Под «кратким описанием» элемента я подразумеваю назвать его, описать, что это такое и почему это важно очень простым способом. Я не ищу подробное техническое описание какого-либо предмета. Вместо этого просто ищите базовое представление о широте задачи.

Недавние соответствующие созвездия включают

  1. Orbcomm-2 (Orbcomm/SpaceX) я уже упоминал. ср. этот вопрос
  2. CYGNSS (NASA/Orbital ATK) Без двигателя до окончательной конфигурации. ср. этот вопрос
  3. Иридиум-1 (Иридиум/SpaceX) ср. этот вопрос

Каждый из этих вопросов включает несколько ссылок на миссии и изображения расположения спутников.

введите описание изображения здесь

вверху: 3D-график одиннадцати спутников OrbComm, летящих строем, интерполированный к одному моменту времени (14:00:00 UTC 24 декабря 2015 г.) из моего первого вопроса здесь . Единицами измерения являются километры, оси приблизительно ориентированы по инерции с центром на Земле (ECI), начало отсчета — это среднее положение группы, а короткие отрезки линии за каждой точкой представляют предыдущие 5 секунд движения.

введите описание изображения здесь

вверху: развертывание SpaceX спутников OrbComm-2 GIF, сделанный из обрезанных скриншотов технической трансляции SpaceX . Почти полная Луна — это белый круглый объект в крайнем левом нижнем углу.

Это хорошо изученный вопрос, касающийся интересных и нетривиальных тем, но он также невероятно широк. Это междисциплинарный вопрос, и ответ на него, скорее всего, будет зависеть. Это легко могло бы стать темой курса аэрокосмической инженерии для выпускников.
@AdamWuerl взгляните на EDIT: я думаю, что 2-3 предложения, возможно, по 8-10 пунктам - это в пределах разумного. Люди, безусловно, пишут более длинные ответы, чем на вопросы без вознаграждения. Я уверен, что по крайней мере треть всех вопросов, которые я когда-либо задавал здесь, при желании можно было бы превратить в курс для выпускников, но это не значит, что здесь нельзя ответить на них полезным и информативным способом. . Бонус я уже посвятил, а вопрос висит уже четыре месяца, давайте посмотрим, сможем ли мы это сделать?
Я утрою бонус за ответ, который вы одобряете. Поскольку ведущие космические компании обещают умножить количество спутников с помощью какой-то такой техники, я думаю, важно понять, как это должно быть сделано.
@LocalFluff Хорошо, в таком случае я сам напишу ответ, что больше никто не поднимется :)

Ответы (1)

Я разработал план развертывания ORBCOMM Gen 2, когда был руководителем системного проектирования космического корабля. Оглядываясь назад на наши планы и анализ, первым шагом был выбор схемы, отвечающей требованиям заказчика, чтобы в первую очередь свести к минимуму вероятность повторного контакта между кораблями (а также РН) на последующих орбитах, а также позволить кораблям выйти на конечные орбиты. даже рассредоточил позиции по орбите в течение необходимых 120 дней. Чтобы свести к минимуму повторный контакт, я выбрал векторы разделения, которые в основном были выровнены по направлению скорости и против скорости, но также давали небольшие изменения в наклоне. Пружинные силы были выбраны для обеспечения фазировки в течение 120 дней и варьировались, чтобы каждая пара имела максимальное «расстояние промаха» на один виток позже. Окончательно, инженеры-динамики анализируют допуски на выравнивание, усилие пружины и синхронизацию, чтобы убедиться, что в соответствии с этим планом скорость кувырка остается в пределах того, что система ACS может обнулить за время, которое у нас есть с нашими батареями, прежде чем мы развернем солнечные батареи. Этот план позволяет провести начальную фазировку в течение всей весны и дает нам более месяца для проверки спутников, ввода в эксплуатацию и тестирования двигательной установки, прежде чем ее нужно будет использовать для остановки скорости дрейфа и фиксации космического корабля в их окончательных фазовых позициях. Винтовая система OG2 представляет собой один гидразиновый двигатель, поэтому система ACS используется для направления его в нужном направлении. Falcon 9 предоставил подтверждение развертывания по наведению и времени почти в реальном времени, а офис отслеживания ВВС предоставил первоначальный TLE.

Я был бы рад ответить на любые другие вопросы о процессе, если вы заинтересованы.
На CYGNSS я руководил системами энергоснабжения и присутствовал при начальных операциях на орбите, поэтому я имел некоторое представление о процессе, который они использовали (который был похож), но в этом проекте не было двигательной установки, мы просто отрегулировали положение транспортных средств в полете. для изменения профилей лобового сопротивления автомобиля. В этом случае у нас был ряд первоначальных аномалий ориентации, которые нужно было решить в первую неделю операций, что привело к большому количеству незапланированного переменного сопротивления, поэтому в итоге мы просто взяли космический корабль, который в конечном итоге отстал от линии. и сначала максимизируйте его сопротивление, чтобы заставить его двигаться к правильной фазе. Как только его отделение от соседа было правильным, сопротивление соседа было максимальным, чтобы заставить его начать фазирование от следующего космического корабля на линии, и так далее.

Спасибо, что нашли мой вопрос и нашли время написать такой отличный ответ! Обязательно будут еще вопросы. На эти развертывания было так весело смотреть!
Я только что снова наткнулся на ваш ответ и связался с ним здесь . Кажется, я еще не задавал дополнительных вопросов, сейчас поработаю над этим. Спасибо еще раз!
Что входит в планирование и выполнение развертывания групп низкоорбитальных спутников?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v