На какие орбиты сейчас развернуты спутники Starlink? Как низко они должны пройти в свой первый перигей?

В моем ответе Delta-V от Starlink Satellites я приблизительно оценил скорость сферической коровы в конверте 190 м/с с 2 кг криптона, основываясь только на подъеме с круговой орбиты 445 км на круговую орбиту 550 км.

raising 445 to 550 km        58 m/s
keeping it there             20 m/s
bringing it down            112 m/s

Total                       190 m/s

Я только что посмотрел видео SpaceX о миссии Starlink от 20 января 2021 года и свел в таблицу высоту (предположительно относительно 6378 км), отображаемую на экране. Нисходящая связь с наземными станциями неравномерна, и иногда отображаемые числа остаются фиксированными в течение длительного времени (не обновляются), а затем скачут, поэтому я включил только данные, которые кажутся «живыми», т.е. регулярно обновляются, когда я записываю данные.

То, что получилось, меня удивило!

Вызов SECO-1 08:55был всего на 167 км, и в этот момент высота росла с максимальной скоростью вплоть до развертывания! Для орбиты с таким низким эксцентриситетом мы можем ожидать, что высота будет меняться примерно по синусоиде со временем с периодом около 90 минут, и, на мой взгляд, если ничего не делать, эти спутники врежутся в атмосферу примерно через час.

Но на самом деле это не похоже на синусоиду с периодом 90 минут. Да, орбита имеет наклонение 53 градуса, и учитывая Дж 2 возможно, эти цифры нужно скорректировать с учетом экваториальной выпуклости Земли, поэтому рассматривайте все это просто как свидетельство предыдущих исследований, а не как утверждение или предпосылку.

Вопрос: На какие орбиты сейчас развернуты спутники Starlink? Как низко они должны пройти в свой первый перигей? Быстро ли они начинают поднимать себя? Если бы они этого не сделали, они «врезались бы в атмосферу» или, по крайней мере, потеряли бы значительное количество энергии в своем первом перигее?

T+ (minutes)  altitude (km)
    10             170
    15             185
    20             201 
    25             216
    30          loss of telemetry
    35          loss of telemetry
    40             253
    45             260
    50           loss of telemetry 
    55           loss of telemetry
    60           loss of telemetry 
    64             286

Starlink20 января 2021 г. Высота 2-й ступени после SECO-1 и до развертывания

Starlink20 января 2021 г. Высота 2-й ступени после SECO-1 и до развертывания

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

info = ((10, 170), (15, 185), (20, 201), (25, 216), (40, 253),
        (45, 260), (64, 286))

minutes, altitude = np.array(list(zip(*info))).astype(float)

plt.plot(minutes, altitude)
plt.plot(minutes, altitude, 'ok')
plt.xlabel('time since launch (min)')
plt.ylabel('altitude (above 6378 km?)')
plt.subplots_adjust(left=0.2, bottom=0.2)
plt.show()

"""
    T+ (minutes)  altitude (km)
        10             170
        15             185
        20             201 
        25             216
        30          loss of telemetry
        35          loss of telemetry
        40             253
        45             260
        50           loss of telemetry 
        55           loss of telemetry
        60           loss of telemetry 
        64             286
"""
Учитывали ли вы второе прожигание второго этапа (@ ~T+44mins в видео, на которое вы ссылаетесь)?
@ BrendanLuke15 Был ли такой? Все, что мне нужно, это видео, и я не заметил никакого упоминания о нем. У вас есть дополнительная информация? Когда это было? В телеметрии есть большие пробелы, и я не слушал звук во время некоторых отрезков.
Да, был один, веб-трансляция говорит, что это заняло всего одну секунду, поэтому я не виню вас за то, что вы его пропустили! Я добавлю ответ с более подробной информацией об орбите развертывания.
Большой! Я заметил, что симуляция в Flightlcub.io для Starlink v1.0 L16 тоже не упоминает об этом. Спасибо!

Ответы (1)

На веб-сайте Space Report Джонатана Макдауэлла (planet4589.org) есть страница статистики Starlink. Это показывает, что большинство Starlinks (посмотрите на Starlink L26, райдшеринг!) разворачиваются с орбиты ~ 270 км .

Я нашел несколько TLE ( Space-Track.org ) вторых ступеней Falcon 9 и обломков некоторых из последних запусков Starlink, которые подтверждают это (самые ранние TLE Starlink, которые я нашел, показывают их уже на ~ 290 км по кругу):

Обломки второй ступени Starlink L25 (4 мая, запуск в 19:01 UTC):

1 48413U 21038BN  21132.52488535  .00253791  39528-4  39172-3 0  9996
2 48413  53.0519   5.2321 0014496 204.7636 155.2701 16.03554980  1249
Translated:
274 km x 255 km @ May 13, 2021 12:35 UTC

Обломки второй ступени Starlink L27 (9 мая, запуск в 06:42 UTC):

1 48488U 21040BN  21136.63586469  .00218404  32376-4  32510-3 0  9997
2 48488  53.0499 186.9839 0012307 224.9858 135.0177 16.04251274  1185
Translated:
271 km x 254 km @ May 17, 2021 15:15 UTC

Обломки второй ступени Starlink L28 (запуск 26 мая, 18:59 UTC):

1 48701U 21044BR  21152.58405575  .00232318  35463-4  32696-3 0  9994
2 48701  53.0508  36.4200 0016145 183.9666 176.1241 16.05031044   932
Translated:
271 km x 250 km @ June 2, 2021 14:01 UTC

Все TLE примерно через неделю после запуска, но поскольку объекты идентифицированы как обломки Falcon 9, они не изменили свою орбиту с момента запуска и, таким образом, дают нам хорошее представление об начальной орбите развертывания Starlink (добавьте несколько километров или около того, чтобы учесть недели орбитального распада).

Вторая ступень выполнила второй запуск в рассматриваемой миссии в T + 45:49, что добавило скорости 131 км / ч (36,4 м / с) (по телеметрии веб-трансляции), чтобы округлить орбиту и избежать попадания в видимую атмосферу. Я попытался провести грубое определение орбиты с ограниченными данными о высоте и скорости из веб-трансляции. Однако неясно, какова система отсчета для данных скорости, поэтому не слишком верьте этим числам (обратите внимание на растущий эксцентриситет, хотя большая полуось остается постоянной):

Апсис-Хайтс SMA

Необработанные данные:

210 km x -653 km coast orbit, 276 km x -615 km final orbit

С добавлением начальной скорости вращения Земли (221 м/с на широте 28,5°):

220 km x 13 km coast orbit, 279 km x 67 km final orbit

не слишком потертый

Приведенная выше страница статистики Starlink также показывает, что спутники, кажется, начинают поднимать свои орбиты примерно через день или два после запуска , что видно по характерному снижению высоты орбиты для первых нескольких точек отслеживания.

Ах, я вижу, что вы сделали, я думаю; поскольку TLE не появляются примерно через неделю после запуска, вы выбрали один из этих i.stack.imgur.com/6ZgvM.png , который, скорее всего, никогда не использовал свой собственный двигатель и демонстрирует естественный орбитальный спад, и от TLE получил орбиту i.stack.imgur.com/25VXo.png возрастом примерно 1 неделю (я использовал pastebin.com/WD9r30HR ), чтобы сделать вывод, что он, вероятно, был развернут чуть выше этого и, следовательно, не попал бы в атмосферу после развертывание?
Я думаю, что ваше наблюдение о том, что произошло второе возгорание второй ступени примерноT+00:46:08 , также важно включить в ответ, поскольку оно объясняет, почему они не попадают в атмосферу и не сгорают на своем первом периапсисе, что я и делаю. спрашивал о.
Отличный ответ, отличная работа; Я думаю, что если вы добавите еще некоторые из этих деталей, я могу просто принять и назвать это окончательным. Спасибо!
Кстати, ваш ответ заставил меня удвоить все здесь !