Kann ein Marsorbiter nur 50 kg wiegen?

In einer Pressemitteilung des SatRevolution-Konsortiums heißt es, dass es plant, CubeSats „so klein wie 50 kg“ zum Mars zu schicken, um „eine Vielzahl wertvoller Wissenschaften durchzuführen“. Das bedeutet also eine Umlaufbahn, nicht nur ein Vorbeiflug wie MarCO-A und MarCO-B am 26. November 2018.

50 kg sind ein Zwanzigstel der Masse früherer Marsorbiter. Wie konnte etwas so Leichtes eine Marsumlaufbahn erreichen? Das erforderliche Delta V beträgt etwa 3 km / s (es gibt keine Abkürzung für den Oberth-Effekt für ein elektrisches Triebwerk).

Das Ionentriebwerk von Deep Space 1 erreichte 4,3 km/s aus 74 kg Xenon-Treibmittel oder 0,058 km/s pro kg . Dawn war etwas weniger sparsam im Kraftstoffverbrauch: 11,5 km/s von 247 kg oder 0,046 km/s pro kg.

Bei 0,058 km/s pro kg würde ein Mars-Orbiter 3 / 0,058 = 51 kg Treibstoff benötigen, mehr als die Masse des gesamten vorgeschlagenen Raumfahrzeugs.

Haben sich die Triebwerke seit diesen Starts so stark verbessert, dass ein Startgewicht von 50 kg plausibel ist?

Verwandtes Schlagwort (noch kein Tag): Tankage-Fraktion.
18-seitige Analyse dieser Antriebsart für Orbittransfers: http://www.umich.edu/~peplweb/pdf/AIAA-96-2973.pdf

Ist das derjenige, der den festen Jodtreibstoff anstelle von Xenon verwendet? Könnte falsch sein.
Ich hatte nicht gehört, welche Art von Triebwerken. Klingt aber spannend.
Es ist vielleicht nicht dieses - aber ich weiß, dass es sich um ein neueres Papier über die Machbarkeit von festem Jodtreibstoff als Ersatz für Xenon bei einem kleinen Verlust an ISP handelte. Würde mich überraschen, wenn jemand versuchen würde, es zu testen – es scheint, als hätte es viele Speicherprobleme auf Kosten der Komplexität im Triebwerk selbst gemildert.
Atmosphärisches Bremsen wird in dieser Pressemitteilung nicht erwähnt, noch wird es verworfen, es ist immer noch eine Option.

Antworten (1)

Die Menge an Treibstoff, die erforderlich ist, um ein bestimmtes Delta-V zu erreichen, hängt gemäß der Tsiolkovsky-Raketengleichung vom Verhältnis zwischen der Start- und Endmasse des Raumfahrzeugs ab . Mit einem bestimmten Triebwerk und einer bestimmten Treibstoffversorgung erhalten Sie bei einem kleineren Raumschiff mehr Delta-V und bei einem größeren weniger Delta-V. Das heißt, 0,058 km/s pro kg sind keine inhärente Eigenschaft des Ionentriebwerks von DS1.

Außerdem sind 3 km/s das, was Sie brauchen, um von der Erde in die Umlaufbahn des Mars zu gelangen; Wenn die Trägerrakete das Raumschiff auf eine Mars-Abfangbahn bringen kann, benötigt das Raumschiff selbst nur etwa 1,5 km/s Delta-V, um in die Umlaufbahn zu gelangen.

Nach der Raketengleichung benötigen Sie meiner Meinung nach nur etwa 3 kg Treibmittel mit einem Ionenmotor mit einer Abgasgeschwindigkeit von 25 km / s für ein 50-kg-Raumschiff, um das erforderliche Delta-V zu erhalten, um in die Umlaufbahn zu gelangen.

1, Danke, dass Sie meine Vereinfachungen aufgefangen haben. 2, Schade, dass die MarCOs nicht ein paar zusätzliche kg hatten, um selbst Orbiter zu werden!
Die feste Masse des Triebwerks und insbesondere seiner Stromversorgung neigt dazu, die Masse des Treibmittels bei solch kleinen Größen zu dominieren; Ein chemisches Triebwerk könnte in einem 50-kg-Raumschiff leistungsfähiger sein, obwohl es nur 1/10 des spezifischen Impulses hat.
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