Ist es möglich, mit einem Start genug LEO-Satelliten zu liefern, um einen in GEO zu ersetzen?

Grobe Schätzungen zeigen, dass etwa hundert Satelliten ausreichen würden, um einen einzelnen Punkt auf der Erde kontinuierlich zu beobachten und diese Informationen über Peer-to-Peer-Kommunikation in Echtzeit an eine erdgestützte Einzelstation zu liefern.

Aber ist es möglich, diese Satelliten auf einen Schlag in die richtigen Umlaufbahnen zu bringen?

Für einige Anwendungen kann es eine gute Lösung sein, so etwas mit Ballons in der Stratosphäre zu machen - Google X untersucht dies für Internetdienste unter dem Namen Project Loon . Abgesehen von den in den Antworten unten erwähnten Schwierigkeiten damit, bedenken Sie auch, dass die Vervielfachung der Anzahl der Satelliten, die für eine solche Abdeckung benötigt werden, eine Einladung zum Kessler-Syndrom wäre, wenn es weit verbreitet wäre - Trümmeranhäufung im Orbit auf ein Niveau, das so hoch ist, dass es alles zerstört.
@Dmitra Kyianytsia Ich schlage vor, den Titel von GTO in GEO zu ändern. In GTO würde man immer noch einen Ring von Satelliten benötigen, um die Bodenabdeckung eines einzelnen Punktes sicherzustellen. Das OP scheint sich wirklich auf GEO, Geostationary Earth Orbit, zu beziehen, das synchron ist und ungefähr kreisförmig sein muss. GTO hingegen bedeutet Geostationary Transfer Orbit. Er ist hochelliptisch und eine Etappe auf dem Weg zu GEO. Während die meisten GEO-Satelliten in GTO von der Trägerrakete getrennt sind und ihren eigenen Weg zu GEO finden, ist die Delta-V-Anforderung für den letzten Schritt hoch, 1500 bis 2000 m/s.
100 Sats zu LEO sind eine schlechte Wahl, wenn die Molniya -Umlaufbahn die Sicht auf einen bestimmten Punkt der Erde (und weit entfernt vom Äquator!) mit einer Konstellation von nur 3 Satelliten ermöglicht, die alle in einem einzigen Start einsetzbar sind, und erheblich weniger Delta-V als eine GEO-Bereitstellung.

Antworten (2)

Im Prinzip ja, einige Vorbehalte.

  • Möglichkeit 1: Stellen wir uns vor, dass die Zielumlaufbahn keine Neigung hat, in diesem Fall werden alle Satelliten in diese Umlaufbahn gebracht und müssen sich ausbreiten, indem sie sich in etwas höheren oder niedrigeren Umlaufbahnen befinden, bis sie den gleichen Abstand erreichen.
  • Möglichkeit 2: Die Zielumlaufbahn hat eine Neigung ungleich Null, vielleicht weil der "einzelne Fleck" auf der Erde einen Breitengrad hat, der ausreichend weit vom Äquator entfernt ist, um von einer Umlaufbahn von null Grad aus erreicht zu werden. Jetzt müssen die 100 Satelliten auf verschiedene Ebenen verteilt werden, möglicherweise 100 verschiedene Ebenen. Die Neigung der Ebenen könnte für alle gleich sein, aber sie hätten jeweils eine andere Rektaszension des aufsteigenden Knotens, RAAN. Durch den Start in "einem Schuss" veranlassen wir jetzt, dass die meisten Satelliten einen Ebenenwechsel durchführen müssen. Dies ist im Prinzip kein Show-Stopper, aber es kann in Bezug auf Delta-V und damit Treibmittel extrem teuer werden. Es kann gut sein, dass die Masse der Satelliten an Treibstoffkapazität so stark beansprucht wird, dass sie nicht mehr alle zusammen gestartet werden können.

In den beiden vorstehenden Beispielen habe ich angenommen, dass die Phaseneinstellung entlang der Umlaufbahn oder zwischen Ebenen von den einzelnen Satelliten nach der Trennung durchgeführt wird. Dies ist überhaupt nicht notwendig, da die Trägerrakete dies stattdessen durchführen könnte. Der Energiebedarf wäre aber ungefähr gleich.

Abgesehen davon deckt die Ausgangsprämisse, dass man 100 Satelliten benötigen würde, viele Annahmen selbst ab - wie die Strahlbreite von Bodenterminals, die nach oben schauen, die Strahlbreite von den Satelliten, die nach unten schauen usw.

In einem Start? Das hängt von der Masse der Satelliten ab. Die meisten Raketen können LEO (ungefähr) doppelt so viel Nutzlast liefern wie GEO. Ihre LEO-Satelliten müssten also 1/50 des Gewichts Ihres ursprünglichen GEO-Satelliten haben. Sie würden also von 5 Tonnen auf 100 kg pro Satellit gehen.
Für die Erdbeobachtung bedeutet eine 100-fache Nähe (360 km gegenüber 36.000 km) auch, dass Ihre Optik viel kleiner wird (100-mal?). Aber andere Komponenten des Satelliten werden nicht so viel kleiner.
100-mal mehr Satelliten erhöhen die Redundanz, erhöhen aber auch die Anzahl der Ausfälle.

Ist es möglich, mit einem Start genug LEO-Satelliten zu liefern, um einen in GEO zu ersetzen?
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