Когда суперсинхронная орбита более эффективна, чем типичный переход Хомана, когда изменение наклонения и циркуляризация происходят одновременно?

Question

Когда суперсинхронная орбита более эффективна, чем типичный переход Хомана, когда изменение наклонения и циркуляризация происходят одновременно?

Космос
дельта-v
геостационарный
Хохманн-трансфер
сверхсинхронный
орбитальная механика

быстрее света

Название, по сути, все объясняет. Некоторые ракеты-носители GEO, такие как «Протон», который стартует с Байконура на широте 46 градусов, выводятся на сверхсинхронную орбиту. Так в каком же моменте сверхсинхронный биэллиптический переход эффективнее гомановского перехода при выводе на геостационарную орбиту?

Органический мрамор

См. также space.stackexchange.com/q/57669/6944 .

Шелдон

Я бы добавил один комментарий к вопросу ОП; обычно

Δ_{v}

$\Delta_v$ в предыдущих ответах на этом форуме обычно дают

Δ_{v}

$\Delta_v$ с LEO на GEO либо через GTO, либо через суперсинхронный режим. Но

Δ_{v}

$\Delta_v$ важно то,

Δ_{v}

$\Delta_v$ с GTO на GEO по сравнению с

Δ_{v}

$\Delta_v$ суперсинхронная орбита с ГСО. Это потому, что у ракеты-носителя могут быть встроенные дополнительные возможности для дополнительного

Δ_{v}

$\Delta_v$ чтобы выйти на суперсинхронную орбиту вместо GTO. А раз так, то экономит на доп.

Δ_{v}

$\Delta_v$ ракеты в полезной нагрузке требуются.

Шелдон

Кроме того, 2-я ступень ракеты-носителя хочет оставаться на орбите GTO (не GEO), поэтому она может сгореть по мере медленной деградации перигея вместо того, чтобы стать постоянным космическим мусором GEO. Таким образом, ракета-носитель не может пройти весь путь до ГЕО, но ракета-носитель может пройти весь путь либо до ГТО, либо до сверхсинхронного режима, не создавая космического мусора. И я предполагаю, что всегда требуется меньше дополнительных

Δ_{v}

$\Delta_v$ от ракет полезной нагрузки, если ракета-носитель переходит на сверхсинхронный режим, а не только на ГТО.

Викки

Эффективная широта Байконура для космических запусков не 46°; это более 54°, потому что они не могут запускать прямо на восток (им приходится лететь на северо-восток, чтобы не сбрасывать ракетные ступени на Китай, не говоря уже о том, что Китай постоянно делает это сам с собой).

Ответы (1)

Когда суперсинхронная орбита более эффективна, чем типичный переход Хомана, когда изменение наклонения и циркуляризация происходят одновременно?

Я бы добавил один комментарий к вопросу ОП; обычно $\Delta_v$ в предыдущих ответах на этом форуме обычно дают $\Delta_v$ с LEO на GEO либо через GTO, либо через суперсинхронный режим. Но $\Delta_v$ важно то, $\Delta_v$ с GTO на GEO по сравнению с $\Delta_v$ суперсинхронная орбита с ГСО. Это потому, что у ракеты-носителя могут быть встроенные дополнительные возможности для дополнительного $\Delta_v$ чтобы выйти на суперсинхронную орбиту вместо GTO. А раз так, то экономит на доп. $\Delta_v$ ракеты в полезной нагрузке требуются.
Кроме того, 2-я ступень ракеты-носителя хочет оставаться на орбите GTO (не GEO), поэтому она может сгореть по мере медленной деградации перигея вместо того, чтобы стать постоянным космическим мусором GEO. Таким образом, ракета-носитель не может пройти весь путь до ГЕО, но ракета-носитель может пройти весь путь либо до ГТО, либо до сверхсинхронного режима, не создавая космического мусора. И я предполагаю, что всегда требуется меньше дополнительных $\Delta_v$ от ракет полезной нагрузки, если ракета-носитель переходит на сверхсинхронный режим, а не только на ГТО.
Эффективная широта Байконура для космических запусков не 46°; это более 54°, потому что они не могут запускать прямо на восток (им приходится лететь на северо-восток, чтобы не сбрасывать ракетные ступени на Китай, не говоря уже о том, что Китай постоянно делает это сам с собой).

БренданЛюк15 · Answer 1

БренданЛюк15

(в основном переработано из Каковы преимущества суперсинхронных переходных орбит? )

Извините за стену сюжетов, но я действительно думаю, что они описывают это лучше, чем мои слова когда-либо могли :)

Общая $\Delta V$ затраты для стандартного (подобного Хоману) метода (наклоненная парковочная орбита 250 км к геостационарной орбите) составляют:

В то время как общее $\Delta V$ затраты на суперсинхронный метод составляют:

The $\Delta V$ ниже для суперсинхронного метода в цветных областях этого графика:

The $\Delta V$ экономия для суперсинхронного метода показана здесь (меньше нуля менее эффективно):

Однако, когда вы рассматриваете только маневры, за которые (обычно) отвечает космический корабль (т. е. пост-впрыск), всегда равно ИЛИ более эффективно использовать сверхсинхронную передачу. $\Delta V$ стоимость окончательного прожига для стандартного метода составляет:

Для суперсинхронного метода $\Delta V$ стоимость последних двух прожигов составляет:

The $\Delta V$ (окончательный прожиг(и)) экономия для суперсинхронного метода показана здесь:

Красная точка представляет спутник Thaicom 6, который SpaceX запустил в 2014 году на сверхсинхронную переходную орбиту (90 000 км, 20,75°) . $\Delta V$ экономия составила около 10%.

Конечно, более высокая переходная орбита требует больше времени для достижения GEO:

(нормировано для спутников с электрическим двигателем, где все маневры не могут происходить на одной орбите)

Шелдон

Допустим, целевая орбита — это ГСО с нулевым наклонением. Можете ли вы сравнить метод запуска на переходной орбите GTO с мыса Канаверал?

28^{\circ} N

$28^{\circ}N$ , а не метод запуска на суперсинхронной орбите с мыса Канаверал? Может быть, тот же вопрос от космодрома Байконур запуска с

46^{\circ} N

$46^{\circ}N$ ? Для этих двух пусковых центров на ГЕО с нулевым наклонением насколько ниже

Δ_{v}

$\Delta_v$ для части полезной нагрузки ракеты

Δ_{v}

$\Delta_v$ ? Кроме того, может ли 2-я ступень выполнять какую-либо корректировку наклонения орбиты в Перигее? Для экономии дополнительного топлива в полезной нагрузке?

БренданЛюк15

@Sheldon обратите внимание, что GEO имеет наклон 0 ° и что каждая точка данных на показанных диаграммах нацелена на GEO. Найдите желаемое наклонение (широту) по оси X и прочтите диаграммы.

БренданЛюк15

@Sheldon re: «2-й этап выполняет любую регулировку наклонения орбиты в Перигее». Я не знаю, хотя это гораздо более серьезный анализ.

Шелдон

Я могу посмотреть на график для

28^{o} N

$28^oN$ через ГТО как

Δ_{V} \approx

$\Delta_V\approx$ 1.8, но возникли проблемы с соответствующим номером для суперсинхронности до 90 км от

28^{o} N

$28^oN$ . Для

46^{o} N

$46^oN$ , если диаграмма GTO дает

Δ_{V} \approx

$\Delta_V\approx$ 2.25, снова возникают проблемы с сопоставимым суперсинхронным числом. Я думаю, что конкретный пример полезной нагрузки ракеты

Δ_{V}

$\Delta_V$ экономия не помешала бы.... :)

Шелдон

Похоже, другой интерес к запуску космодрома Байконур с

46^{o} N

$46^oN$ на самом деле

{51.6}^{o} N

$51.6^oN$ потому что русские не хотят, чтобы космический мусор падал на Китай, когда российская ракета терпит неудачу, поэтому русские обычно запускают на несколько большее наклонение орбиты, просто чтобы быть в безопасности. Единственным другим наклонением орбиты, которое могло бы быть интересным, был бы Гвианский космический центр в

5^{o} N

$5^oN$ . Я не вижу никакого значения ни для одного из чисел в таблице....

Шелдон

@CuteKItty_pleaseStopBArking Мне очень жаль, если я звучу оскорбительно. Я просто чувствовал, что предоставленный ответ ... на самом деле не был ответом, и я пытался объяснить, почему цветные диаграммы не кажутся мне полезными. Я думаю , на графике указано, что экономия от мыса Канаверал в

28^{o} N

$28^oN$ сверхсинхронный до 90км это около 8%, а может и около 20% от космодрома Байконур стартующий на

{51.6}^{o} N

$51.6^oN$ склонность. Но я предполагаю, что я неправильно читаю графики и, возможно, экономия выше. Опять же, может быть, это все, что спасает суперсинхронный запуск, я не знаю.

БренданЛюк15

@ Шелдон, не беспокойся об этом человеке, я обновлю графики чуть позже, чтобы их было легче читать :)

Шелдон

Извините за спам BrenanLuke, но еще одна просьба: я заметил, что случай 2014 года 90 км был до 90 000 км,

{20.7}^{o} N

$20.7^oN$ , но запускается из

28^{o} N

$28^oN$ !! Что мы хотим сравнить для окончательного запуска ракетного двигателя

Δ_{V}

$\Delta_V$ это на самом деле 90 000-километровый суперсинхронный корпус, запущенный с мыса Канаверал, это на самом деле запуск GTO для

28^{o} N

$28^oN$ !!! Так что это еще одна причина, почему два или три конкретных примера могут быть лучше, чем диаграмма. Некоторая экономия на полезной нагрузке ракеты также достигается за счет меньшей регулировки наклона. Сколько

Δ_{V}

$\Delta_V$ Вы можете сохранить в ракете полезной нагрузки !!

БренданЛюк15

@ Шелдон, это вообще помогает? Я не решаюсь включить конкретный пример (кроме Thaicom-6), потому что суперсинхронная передача является многомерной (отсюда и контурные графики), а это не то, что требуется в OP.

Шелдон

Помогает эта диаграмма: "Для суперсинхронного метода стоимость ΔV..." Однако никто не запускает на ГЕО с наклонением выше

{51.6}^{o} N

$51.6^{o}N$ , правильный??? Поэтому я бы обрезал все диаграммы наклона до 0...60 градусов, что сделало бы их гораздо более актуальными. Затем в

28^{o} N

$28^{o}N$ Преимущество суперсинхронности кажется довольно небольшим, если только 2-я ступень не поможет с некоторыми корректировками апогея ... и преимуществом запуска из Гвианского космического центра в

5^{o} N

$5^{o}N$ использование GTO всегда помогает наиболее эффективно добраться до GEO.

Когда суперсинхронная орбита более эффективна, чем типичный переход Хомана, когда изменение наклонения и циркуляризация происходят одновременно?

быстрее света

Органический мрамор

Шелдон

Шелдон

Викки

Ответы (1)

БренданЛюк15

Шелдон

БренданЛюк15

БренданЛюк15

Шелдон

Шелдон

Шелдон

БренданЛюк15

Шелдон

БренданЛюк15

Шелдон

Есть ли применение для этих «квазиизопропических» суперсинхронных переходных орбит?

Сколько delta-v можно было бы сохранить с помощью гомановской переходной орбиты в афелий орбиты Меркурия вместо его перигелия?

Стратегия тяги и вращения для круговой стандартной орбиты GTO с использованием ионного двигателя?

Delta-v перейдет с GEO на GEO

Добраться с НОО до станции на геостационарной орбите и состыковаться с ней с помощью пересадки Хомана?

Что не так с моим биэллиптическим расчетом трансфера?

Каковы преимущества суперсинхронных переходных орбит?

Как интуитивно объяснить, что выход на геостационарные орбиты требует больше Delta V, чем орбиты ухода?

Как именно наклонение и направление (особенно ретроградное) орбиты влияют на скорость, необходимую мне для выхода на орбиту?

Вариант брахистохроны для орбиты Земля-Марс