Wann ist die supersynchrone Umlaufbahn effizienter als ein typischer Hohmann-Transfer, bei dem Neigungsänderung und Zirkularisation gleichzeitig erfolgen?

Der Titel erklärt eigentlich alles. Einige GEO-Trägerraketen wie Proton, die von Baikonur auf einem Breitengrad von 46 Grad startet, starten in eine supersynchrone Umlaufbahn. An welchem ​​Punkt ist also der supersynchrone, bielliptische Transfer beim Start in die geostationäre Umlaufbahn effizienter als der Hohmann-Transfer?

Ich würde einen Kommentar zur Frage des OP hinzufügen; normalerweise die Δ v in den bisherigen antworten auf diesem forum gibts meist die Δ v von LEO zu GEO entweder über GTO oder über supersynchron. Aber die Δ v was zählt ist die Δ v von GTO zu GEO im Vergleich zu den Δ v supersynchrone Umlaufbahn zu GEO. Das liegt daran, dass die Trägerrakete möglicherweise diese zusätzliche Fähigkeit für das Extra eingebaut hat Δ v um den ganzen Weg in eine supersynchrone Umlaufbahn anstelle von GTO zu gelangen. Und wenn ja, spart das zusätzlich Δ v Raketen in der erforderlichen Nutzlast.
Außerdem möchte die 2. Stufe der Trägerrakete in der GTO-Umlaufbahn (nicht GEO) bleiben, damit sie verglühen kann, wenn sich das Perigäum langsam verschlechtert, anstatt zu dauerhaftem GEO-Weltraumschrott zu werden. Die Trägerrakete kann also nicht bis GEO fahren, aber die Trägerrakete kann entweder bis GTO oder supersynchron fahren, ohne Weltraumschrott zu erzeugen. Und ich vermute, es erfordert immer weniger zusätzliche Δ v von den Raketen der Nutzlast, wenn die Trägerrakete höher auf supersynchron statt nur auf GTO geht.
Der effektive Breitengrad von Baikonur für Weltraumstartzwecke beträgt nicht 46°; es ist über 54°, weil sie nicht direkt nach Osten starten können (sie müssen nach Nordosten gehen, um zu verhindern, dass sie Raketenstufen auf China abwerfen, egal, dass China sich das die ganze Zeit antun kann).

Antworten (1)

(meistens recycelt aus Was sind die Vorteile von supersynchronen Transferbahnen? )

Entschuldigen Sie die Plots, aber ich denke wirklich, dass sie es besser beschreiben, als meine Worte es jemals könnten :)

Die Summe Δ v Die Kosten für die Standardmethode (Hohmann-ähnlich) (geneigte 250-km-Parkbahn zu geostationärer Bahn) betragen:

Standardmethode

Während die Summe Δ v Kosten für das supersynchrone Verfahren sind:

Super Methode

Der Δ v ist für die supersynchrone Methode in den farbigen Bereichen dieses Diagramms niedriger:

Super besser als Standard

Der Δ v Die Einsparungen für das supersynchrone Verfahren werden hier gezeigt (weniger als Null ist weniger effizient):

Gesamtersparnis

Wenn Sie jedoch nur die Manöver berücksichtigen, für die das Raumfahrzeug (typischerweise) verantwortlich ist (dh Nachinjektion), ist es immer gleich ODER effizienter, eine supersynchrone Übertragung zu verwenden. Der Δ v Die Kosten für die endgültige Verbrennung für das Standardverfahren betragen:

Standard Endbrand

Für das supersynchrone Verfahren ist die Δ v Die Kosten für die letzten beiden Verbrennungen betragen:

super letzte 2 brennt

Der Δ v (final burn(s)) Einsparungen für das supersynchrone Verfahren sind hier dargestellt:

Delta-V-Einsparungen

Der rote Punkt stellt den Satelliten Thaicom 6 dar, den SpaceX 2014 auf einer supersynchronen Transferbahn (90.000 km, 20,75°) gestartet hat . Der Δ v Die Ersparnis betrug etwa 10 %.

Eine höhere Transferbahn braucht natürlich mehr Zeit, um GEO zu erreichen:

Transferzeit

(normalisiert für Satelliten mit elektrischem Antrieb, bei denen die Manöver nicht alle in einer Umlaufbahn stattfinden können)

Nehmen wir an, die Zielumlaufbahn ist GEO mit Nullneigung. Können Sie die GTO-Transfer-Orbit-Methode vergleichen, die von Cape Canaveral aus startet? 28 ∘ N , im Vergleich zur Methode der supersynchronen Umlaufbahn, die von Cape Canaveral aus gestartet wird? Vielleicht dieselbe Frage vom Kosmodrom Baikonur, von wo aus gestartet wird 46 ∘ N ? Für diese beiden Startzentren zu GEO mit Nullneigung, wie viel niedriger ist die Δ v für den Teil der Nutzlastrakete Δ v ? Kann die 2. Stufe auch eine Anpassung der Umlaufbahnneigung am Perigäum vornehmen? Um bei der Nutzlast zusätzlich Sprit zu sparen?
@Sheldon beachten Sie, dass GEO eine Neigung von 0 ° hat und dass jeder Datenpunkt in den gezeigten Diagrammen auf GEO abzielt. Finden Sie die gewünschte Neigung (Breitengrad) auf der X-Achse und lesen Sie die Tabelle(n).
@Sheldon zu: "2. Stufe, nehmen Sie eine der Orbitalneigungsanpassungen am Perigäum vor" Ich weiß nicht, das ist jedoch eine viel größere Analyse.
Ich kann das Diagramm angucken 28 Ö N über GTO als Δ v ≈ 1.8, habe aber Probleme mit der entsprechenden Zahl für Supersynchron auf 90km ab 28 Ö N . Für die 46 Ö N , Fall gibt das GTO-Diagramm an Δ v ≈ 2.25, wieder Probleme mit der vergleichbaren Supersynchronnummer. Ich denke, ein konkretes Beispiel ist die Nutzlastrakete Δ v Einsparungen wären hilfreich.... :)
Sieht aus wie die andere interessante Neigung für den Start des Kosmodroms Baikonur 46 Ö N ist eigentlich 51.6 Ö N weil die Russen nicht wollen, dass Weltraumschrott nach China fällt, wenn eine russische Rakete versagt, also starten die Russen normalerweise in eine etwas höhere Umlaufbahnneigung, nur um sicher zu gehen. Die einzige andere Bahnneigung, die interessant sein könnte, wäre das Raumfahrtzentrum von Guayana 5 Ö N . Ich kann in keiner der Zahlen in der Tabelle irgendeinen Wert erkennen ....
@CuteKItty_pleaseStopBArking Es tut mir wirklich leid, wenn ich beleidigend klinge. Ich hatte einfach das Gefühl, dass die gegebene Antwort ... keine wirkliche Antwort war, und ich versuchte zu erklären, warum mir die farbigen Diagramme nicht hilfreich erschienen. Ich denke, die Grafik sagt die Einsparungen von Cape Canaveral aus 28 Ö N Supersynchron zu 90 km beträgt etwa 8% und vielleicht etwa 20% vom Start am Kosmodrom Baikonur 51.6 Ö N Neigung. Aber ich vermute, dass ich die Diagramme falsch lese und vielleicht die Einsparungen höher sind. Andererseits, vielleicht ist das alles, was der supersynchrone Start spart, ich weiß es nicht.
@Sheldon mach dir keine Sorgen um diese Person, ich werde die Diagramme etwas später aktualisieren, damit sie leichter lesbar sind :)
Tut mir leid, Brenan Luke zu spammen, aber noch eine Bitte: Mir ist aufgefallen, dass der Fall von 2014 90 km auf 90.000 km gebracht hat. 20.7 Ö N , aber von gestartet 28 Ö N !! Womit wir für die endgültige Zündung des Raketentriebwerks vergleichen möchten Δ v Eigentlich handelt es sich bei dem 90.000 km langen supersynchronen Fall, der von Cape Canaveral gestartet wurde, eigentlich um den GTO-Start 28 Ö N !!! Das ist ein weiterer Grund, warum zwei oder drei spezifische Beispiele besser sein könnten als das Diagramm. Einige der Einsparungen für die Rakete der Nutzlast machen auch weniger Neigungsanpassungen. Wie viel Δ v kannst du in der rakete der nutzlast speichern !!
@Sheldon hilft das überhaupt? Ich zögere, ein konkretes Beispiel (außerhalb des Thaicom-6-Beispiels) aufzunehmen, da die supersynchrone Übertragung multivariat ist (daher die Konturdiagramme) und dies nicht das ist, was in OP angefordert wird
Dabei hilft diese Grafik: „Für die supersynchrone Methode kostet ΔV …“ Allerdings startet niemand mit einer Neigung höher als zu GEO 51.6 Ö N , richtig??? Also würde ich alle Neigungsdiagramme auf 0 ... 60 Grad zuschneiden, was sie viel relevanter macht. Dann bei 28 Ö N Der Vorteil der Supersynchronität scheint ziemlich gering zu sein, es sei denn, die 2. Stufe hilft bei einigen Verbrennungen der Apogäumseinstellung ... und der Vorteil des Starts vom Raumfahrtzentrum Guayana aus 5 Ö N Die Verwendung von GTO ist immer der Gewinner, wenn es darum geht, GEO am effizientesten zu erreichen.
Wann ist die supersynchrone Umlaufbahn effizienter als ein typischer Hohmann-Transfer, bei dem Neigungsänderung und Zirkularisation gleichzeitig erfolgen?
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