Как МКС помогает запускать кубсаты и миниспутники?

Причина, по которой кубсаты запускаются с МКС, больше связана с доступностью запуска. Запустить такую ​​маленькую вторичную полезную нагрузку довольно сложно. Кроме того, для небольших спутников необходимо находиться близко к Земле (чтобы повторно войти в разумное время, и это помогает с бюджетом на связь), что еще труднее получить. Практически все запуски, которые достаточно низки, чтобы FCC требовала 25-летнего периода времени для входа в атмосферу, относятся либо к МКС, либо к спутникам-шпионам. Спутники-шпионы не любят иметь вторичную полезную нагрузку (хотя в последнее время их было несколько, см. эту ссылку), таким образом, МКС — один из лучших, если не лучший, вариантов спутниковой орбиты. Обратите внимание, что если у вас есть необходимое топливо, вы можете запустить в качестве вторичного запуска большинство спутников наблюдения за Землей, которых существует большое количество.

Итак, если вы собираетесь быть второстепенной полезной нагрузкой, направляющейся на МКС, зачем вообще запускать с МКС? Причина в том, что пространство вокруг МКС тщательно контролируется. Запуская с МКС, они могут сделать это в то время и таким образом, чтобы избежать повторного столкновения с такими объектами. Например, они могут сделать это прямо перед запуском двигателя. Это также упрощает запуск, так как не требуется управления ракетой для отделения полезной нагрузки, а спутники могут оставаться как любой другой груз. Системы запуска представляют собой сложные устройства, поэтому запуск непосредственно на МКС позволяет избежать наличия одной из этих систем.

Кубсаты — это миссии возможностей, и они не могут позволить себе очень тщательно выбирать траектории запуска. Суть в том, что они делают то, что могут, и практически все из них, с которыми я знаком, не слишком заботятся о том, какова их орбита (просто они имеют достаточно высокое наклонение, чтобы управлять ими со своей наземной станции). Все миссии кубсатов, с которыми я знаком, годами ждали запуска на земле. В основном они просто хотят попасть на орбиту, наклонение орбиты их особо не волнует.

CubeSats всегда являются вторичными полезными нагрузками и очень редко имеют двигательную установку. Это означает, что вы должны выбрать орбиту, которую вы можете получить. Нередко возможность запуска, запланированная на годы вперед на этапе проектирования, меняется незадолго до запуска. Поэтому CubeSats не предназначены для миссий, требующих определенной орбиты.

Когда у вас есть возможность запустить с МКС, у любой другой ракеты-носителя есть как минимум два больших преимущества: во-первых, вы знаете угол наклона и приблизительную высоту (350–450 км) орбиты. Во-вторых, вы гарантированно повторно войдете в атмосферу при запуске с МКС, что не может быть гарантировано запуском со штатным спутником наблюдения Земли. Эти спутники вращаются на высоте более 600 км, в то время как 600 км — это примерно максимальная высота, если вам нужно вернуться в течение 25 лет после окончания срока службы без наличия двигательной установки или тормозной системы для ускорения вашего орбитального распада.

Например, космическое агентство Германии (DLR) не финансирует CubeSats, которые не гарантированно вернутся в атмосферу в течение 25 лет, потому что они строго следуют Европейскому кодексу поведения по предотвращению образования космического мусора (что хорошо!). Таким образом, МКС остается одной из лучших возможностей для запуска.

Вы правы в том, что изменение плоскости наклонения МКС в 51,6° на полярную или экваториальную орбиту смехотворно невозможно. Например, при круговых орбитах требуемое ΔV определяется как:

Таким образом, изменение плоскости на 50° стоит примерно 6 км/сек — это почти столько же, сколько у исходной ракеты-носителя! (Предполагается, что орбитальная скорость равна 7 км/сек, что достаточно близко, чтобы сделать вывод.)

Кубсаты развернуты с МКС, потому что они доступны, и многие кубсаты используются для демонстрации новых технологий или в качестве обучения для университетов или стартапов. Им плевать на орбиту; они заботятся об орбите.

Тем не менее, полезное наблюдение за Землей можно проводить с наклона МКС, поскольку большая часть населения Земли живет в пределах ± 51 ° широты.