Может ли спутник одновременно использовать стабилизацию гравитационного градиента, солнечную энергию, электродинамическую привязку и динамический квадрупольный импульс?

Для поддержания ориентации обычно не используется топливо или его так мало, что это не вызывает беспокойства. Магнитоторкеры можно использовать на НОО, а реактивные колеса можно использовать где угодно. Реактивные колеса являются точкой отказа на протяжении многих лет, но они все еще намного проще, чем сложная система, предложенная здесь. Реактивным колесам также может потребоваться очень редкое использование топлива для их обесцвечивания, если они постоянно крутят спутник в одном и том же направлении, но общий расход довольно мал.

Поддержание орбиты во многих случаях является гораздо более сложной задачей. На НОО атмосферное сопротивление является проблемой. На ГЕО проблемой является дрейф по орбите из-за Солнца, Луны, экваториальной выпуклости Земли и т.д. Им также гораздо труднее противостоять без расхода топлива. Ионные двигатели уменьшают количество необходимого топлива, но не устраняют его.

На НОО солнечные паруса вам не помогут, как мы обсуждали по другому вопросу. Дополнительное сопротивление превышает тягу вперед. Они могут быть полезны в ГЕО. А$100m\times 100 m$парус может отказаться от$0.1N$тяги, сравнимой с ионным двигателем NSTAR. Ионный двигатель весит несколько кг и потребляет около 100 кг топлива в год и чуть более$2kW$власти. Таким образом, парус больше, чем футбольное поле, и его опорная конструкция должна иметь массу менее 1 тонны, чтобы иметь шанс превзойти ионный двигатель в течение 10 лет.

Электродинамические тросы могут хорошо работать на НОО, но они еще не прошли успешных испытаний. Они бесполезны на ГЕО, потому что вы не движетесь через магнитное поле.

Так что остается идея динамического квадрупольного момента. Я почти уверен, что основные законы сохранения говорят вам, что не имеет никакого значения обращение вокруг идеально сферической планеты без участия других тел (луны, солнца) (например, вы не можете изменить свой угловой момент). Хотя в реальном сценарии его можно было бы использовать для использования этих вторичных гравитационных эффектов (выпуклости Земли, Луны и т. д.) для фактического изменения орбиты.

Сложность этой системы заключается в наличии длинной, но прочной стрелы, способной справиться с солнечными силами и крутящими моментами, а также в способности перемещать солнечные лопасти вверх и вниз по ней. Вся эта система, вероятно, будет тяжелой. Веха длиной 0,5 км, которая не просто сгибается, представляет собой большую полезную нагрузку.

Стоимость и надежность - это компромисс - пока такая система не будет проверена в полете, она будет дорогой и неизвестной надежности.

Вы можете найти интересную статью SOLAR SAIL ATTITUDE CONTROL PERFORMANCE COMPARISON :

Во второй конфигурации управления ориентацией используется масса на шарнирной стреле для изменения положения центра масс относительно центра давления, создающего крутящий момент по крену и тангажу, а также пара шарнирно-сочлененных управляющих лопаток для управления рысканием.

Они пришли к выводу, что, по крайней мере, в симуляциях это работает просто отлично.