Modifikationen der Impulsbrennflugbahn für Antrieb mit niedrigem Schub

Ich muss im Rahmen eines Kurses über Raumfahrzeug- und Systemtechnik eine Weltraummission zum Saturn entwerfen. Ich habe eine geeignete Trajektorie gefunden, aber da Δv ziemlich hoch ist, würde ich sie gerne an den Ionenantrieb anpassen.

Was sind die richtigen Annahmen, die ich tun muss, um es für einen Antrieb mit niedrigem Schub "realistisch" zu machen? Wie kann die Impulsschubbahn an ein Niedrigschubsystem angepasst werden?

Am einfachsten wäre es wahrscheinlich, eine Flugbahn mit mehreren Schwerkrafthilfen zu finden, wie es Cassini getan hat (EVVEJS), aber da dies nur ein Aufgabenprojekt ist, habe ich weder die Werkzeuge noch die Zeit, um eine solche Flugbahn zu berechnen.

  Beispielbahn zum Saturn mit DSM und Erdvorbeiflug

 Beispiel für eine Flugbahn zum Saturn mit Deep Space Manöver und Erdvorbeiflug. Erstellt mit dem Trajectory Browser der NASA

Haben Sie Einzelheiten über das Raumfahrzeug, wie z. B. Nassmasse, Schub und spezifischer Impuls?
@TildalWave: Ich hatte vor, ein NEXT-Triebwerk zu verwenden. Es hat einen ISP von 4190s. Meine Nassmasse wird bei etwa 5'500 kg liegen.
Sie können dazu keine Patch-Kegel verwenden, Sie müssen die Bewegungsgleichungen mit der angewendeten Schubkraft simulieren - was eigentlich nicht allzu schwierig ist, insbesondere wenn Sie Ihr Problem in 2D vereinfachen.
Wenn Sie einen Antrieb mit niedrigem Schub verwenden, ist es unwahrscheinlich, dass Sie eine ähnliche Flugbahn wie bei einer Einzelimpulsverbrennung haben. Werfen Sie einen Blick auf Gaußsche Variationsgleichungen der Umlaufbahn.

Antworten (1)

Um dies zu erreichen, müssen Sie eine Simulation schreiben. Es gibt ein paar Möglichkeiten, wie Sie dies annähern könnten, aber um das beste Beispiel zu geben, ich hätte 3 Gravitationspunktquellen, eine für jeden Saturn, Erde und Sonne. Sie können Objekte hinzufügen, falls dies für eine höhere Genauigkeit gewünscht wird, oder sie entfernen, wenn Sie ausreichend weit von ihnen entfernt sind. Berechnen Sie dann in einem geeigneten Intervall (kleiner für die Nähe von Erde / Saturn, größer, wenn es weiter weg von ihnen funktionieren würde), und erhöhen Sie das Delta v in dieser Richtung.

Ich schlage vor, dass Sie zuerst den Pfad finden, der Sie zur Umlaufbahn des Saturn führt, und dann den Erde/Saturn-Winkel finden, der Sie dorthin bringt. Finden Sie dann einen Punkt in der Umlaufbahn, an dem der Winkel Erde / Saturn dieser Winkel ist, und Sie sollten in Ordnung sein.

Modifikationen der Impulsbrennflugbahn für Antrieb mit niedrigem Schub
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