Могут ли небольшие спутники находиться на MEO или GEO?

Приложение: Аполлон-15 вывел спутник частиц и полей на лунную орбиту. Он вернул данные с августа 1971 года по январь 1973 года.

Он весил 36,3 килограмма.

Источник

Этот ответ в основном касается последней части вопроса « Для земных орбит кажется, что чем дальше спутник, тем он больше. Мне просто интересно, всегда ли это будет иметь место » (NB во время ответ на заголовок вопроса был « Возможны ли маленькие спутники на орбите MEO или GEO », на который есть простой ответ «да».)

Простой ответ: вполне вероятно, но не неизбежно, что спутники, запущенные на MEO и GEO, могут быть больше.

Опции

Исходной предпосылкой является то, что более высокие орбиты требуют больше энергии, чтобы добраться до поверхности Земли. После этого, говоря типичными словами:

1. Для доставки непосредственно ракетой-носителем это будет стоить больше за кг, чем для доставки на НОО, или маленькому спутнику придется найти «возможность совместного использования». Небольшие спутники часто бывают маленькими, потому что они ограничены в бюджете, или, по крайней мере, так часто было в прошлом, поэтому подход к совместному использованию был единственным реальным вариантом для небольших спутников. В принципе нет причин, по которым 1-килограммовый кубсат не может быть доставлен напрямую на MEO, GTO или GEO.

2. Для доставки в промежуточную точку малому спутнику потребуется собственная двигательная установка. Для небольшого спутника потенциально значительная доля массы, занимаемая топливом, силовой установкой или солнечными батареями, означает, что у спутника будет меньше места для основной полезной нагрузки.

В настоящее время вероятными целями прямых поставок в качестве совместных поездок, скорее всего, будут GTO из-за большого количества коммерческих миссий. MEO кажется правдоподобным с трафиком для доставки навигационных спутников, и есть даже небольшое количество прямых поставок на GEO, обычно в рамках миссий правительства США и России.

Примеры совместных поездок

Примеры миссий, основанных на прямом или почти прямом райдшеринге:

Спутники STRV 1a и 1b (весом ~ 50 кг каждый) были намеренно запущены на GTO в качестве целевой орбиты, чтобы они могли измерять радиационную обстановку и тестировать экспериментальное оборудование. Подробнее см. здесь .

Спутник Spirale (120 кг) также был запущен в GTO на райдшере, но немного маневрировал, чтобы увеличить перигей с 200 км до 600 км, чтобы продлить срок службы. Миссия была демонстратором раннего предупреждения, и не совсем понятно, почему она базировалась вблизи GTO. Вполне возможно, что она была предназначена для того, чтобы стать предшественником миссии GEO, и использовала проходы апогея для получения вида Земли, похожего на GEO. . Подробнее см. здесь .

Пример: запуск на GTO, затем маневрирование на GEO.

В качестве приблизительного ориентира, миссия, запущенная на GTO, но нацеленная на маневрирование на GEO с помощью мощности спутника, может ожидать:

• половина его массы должна занимать топливо, если он использует высокопроизводительный, например, 500 Н, химический двигатель. Такой двигатель, вероятно, имел бы саму массу 5 кг, топливный бак на 50-100 литров был бы таким же.
• если бы использовался химический двигатель меньшего размера, скажем, 10 Н, его эффективность по топливу и эффективность маневра были бы еще хуже (уменьшение размеров двигателей и более длинных дуг тяги соответственно).
• если бы использовалась электрическая двигательная установка, то масса топлива могла бы быть значительно уменьшена, но вместо этого потребовалась бы большая солнечная батарея - 2 кВт и выше для нынешних коммерческих дуговых реактивных двигателей и плазменных двигателей. Некоторое уменьшение возможно за счет увеличения времени передачи.

Вполне возможно сделать некоторые грубые расчеты маневров и массы оборудования для такой миссии или для других орбит, хотя вы можете видеть, что есть над чем подумать; ожидать, что будет что-то вроде кривой обучения.

За исключением фактического выполнения таких расчетов, трудно понять, как это может выглядеть как большая массовая доля полезной нагрузки даже для спутника массой 50–100 кг, не говоря уже о наносате/кубсате.