С текущей или ближайшей будущей технологией движения Cubesat, самый большой достижимый афелий?

Двигательная технология для кубсатов и наноспутников находится в активной разработке, но по крайней мере несколько из них основаны на надежных принципах, которые, вероятно, будут испытаны в ближайшие несколько лет. Есть также несколько проверенных временем технологий двигателей, используемых сейчас на сотнях спутников, которые, в принципе, могут быть спроектированы для установки кубсатов.

Вопрос: Как лучше всего спроектировать (скажем) кубсат высотой 3U, развернутый с МКС или НОО с аналогичной высотой, чтобы по крайней мере его секция высотой 1U могла выйти на гелиоцентрическую орбиту с максимально возможной афелией (больше не связанной к системе Земля/Луна) с использованием текущей или ближайшей будущей технологии движения, совместимой с кубсат?

Например , если это полезно, его можно было бы собрать уже в условиях микрогравитации МКС и осторожно развернуть оттуда, чтобы сэкономить на структурной массе, которая потребовалась бы для выживания при запуске с Земли. Там же можно было напечатать детали на 3D-принтере. Бюджет на товары типа COTS велик, а «полка» - это несколько лет в будущем, чтобы учесть вещи, которые еще не совсем готовы, но, вероятно, будут.

Умное использование гравитации Луны, конечно же, разрешено и поощряется. Я только что наткнулся на этот ответ , который ссылается на эту страницу НАСА: http://stereo.gsfc.nasa.gov/orbit.shtml . Первое видео — хорошая иллюстрация того, насколько удобной может быть луна.

Вот GIF из кадров этого .movфайла:

СТЕРЕО ФАЗОВАЯ АНИМАЦИЯ

Часть «по крайней мере 1U» должна иметь некоторую минимальную систему питания, чтобы она могла что-то измерять, чтобы проверить свое расстояние в афелии, снимок звездной камеры нескольких положений планет или просто измерение падения солнечной интенсивности на 1/r ^ 2, или что-то другое.

Если стабилизация вращения помогает, предположим, что метод развертывания может установить положение (прицелиться) и при необходимости закрутить его.

Если вы собираете его на МКС, сборку на МКС следует считать безопасной . В противном случае вам придется запускать с Земли по старинке.

Существуют небольшие ионные двигатели, подходящие для кубсатов; Я думаю, что сателлиты высотой 3U с солнечными панелями могут выдавать около 40 Вт, чего достаточно для привода Busek BIT-1 busek.com/technologies__ion.htm , поэтому я бы подумал о том, чтобы пойти по этому пути - намного лучше интернет-провайдер и очень безопасно собирать по сравнению с пропеллентами химической реакции.
На инженерно-максимальные вопросы, как правило, невозможно ответить, не делая ограничительных предположений. Подумайте, «насколько быстра самая быстрая машина, которую можно построить?»
Похоже, с Isp 2000-х годов вам нужно всего 30% вашей массы, чтобы сбежать с Земли, остальное - для развлечения!
@RussellBorogove Ваша точка зрения хорошо понята - «по крайней мере 1U» и «COTS в течение следующих нескольких лет» предназначены для того, чтобы попытаться решить «насколько это возможно дилемму». Я думаю, что может быть разумный ответ, и я обязательно дайте один, если никто другой не публикует его.
+1 за целенаправленный инженерный вопрос вместо «возможно ли ____? Почему или почему нет?»

Ответы (1)

Если идти по маршруту «ближайшего будущего», то есть парочка проектов легкого паруса, которые в принципе имеют практически неограниченный потенциал асимптотического афелия:

  • LightSail 2 — это демонстрационный кубсат высотой 3U. Он останется на околоземной орбите.

  • UltraSail — это два кубсата высотой 1U с общим ленточным парусом, также находящиеся на околоземной орбите.

  • Разведчик околоземных астероидов — это запланированная миссия НАСА к астероиду, хотя она может не подходить для этого вопроса, поскольку (вероятно) будет 6U и стартует в окололунном пространстве. Тем не менее, у него есть некоторые из самых вдохновляющих изображений:

введите описание изображения здесь

Ни один из них еще не летал, и ни одна из этих миссий не соответствует точному «развернутому с МКС или аналогичному по высоте низкоорбитальному аппарату, так что по крайней мере его секция высотой 1U могла бы выйти на гелиоцентрическую орбиту с максимально возможным стандартом афелия». Но, в ожидании успеха, они указывают на то, что может существовать технология, которая может (медленно) поставить на путь транспортное средство 3U.

Замечательно! Это не то решение, которое я себе представлял изначально, но использование солнечного паруса избавляет от необходимости заботиться и ускорять реактивную массу. Есть ли способ приблизительно оценить, на какой высоте солнечный парус будет иметь большую тягу, чем атмосферное сопротивление? Хватит ли МКС ~400 км, или ее придется разворачивать на большей высоте?
Световое давление и сила сопротивления на перпендикулярном квадратном метре примерно равны на высоте 700-800 км, хотя сопротивление, безусловно, зависит от разных факторов. Планетарное общество провело некоторую работу по планированию миссии, чтобы использовать разницу в ориентации света и сопротивления, чтобы иметь возможность уйти из истинной точки развертывания LEO. Не уверен в их окончательном статусе, но более высокое развертывание определенно лучше.
Я понимаю. Для перехода с 400 на 800 км высоты требуется только Δv около 220 м/с. При Isp в 200 секунд (только для примера) это всего лишь 10% массовой доли, поэтому сначала добраться до 800 км не будет большой проблемой для двигателя .
Письмо с коллегой: кажется, я неправильно запомнил работу Планетарного общества. Речь шла об использовании положения паруса для оптимизации использования светового давления по сравнению с солнечным ветром, а не сопротивления. Извините за путаницу. Более высокое развертывание (может быть, 1000 км, чтобы быть в безопасности) кажется необходимым для траектории отхода.
С текущей или ближайшей будущей технологией движения Cubesat, самый большой достижимый афелий?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v