Was fließt in die Planung und Durchführung des Einsatzes von Gruppen von LEO-Satelliten ein?

Ich war einer von vielen, die die aufregende OrbComm-2-Mission von SpaceX ( Falcon-9 Flug 20 , 22. Dezember 2015) beobachteten, und neben der ersten erfolgreichen Landung einer 1. Stufe nach einer Orbitalmission war der Einsatz der elf OrbComm-Satelliten großartig Bilder. Wenn Sie den (fast vollen) Mond beobachten, können Sie sogar sehen, wie die 2. Stufe zwischen jedem aufeinanderfolgenden Einsatz Rollmanöver durchführt.

Sie können dies beispielsweise in den „Promo-Trailern“ von SpaceX sehen. Tatsächlich ist es dieses spezifische Bild , das mich vor einem Jahr zu SXSE (Space Exploration Stackexchange) geführt hat - wie meine erste Salve von Fragen hier beweist! Da ich noch nichts von TLEs gehört hatte, „scrapte“ ich Websites, um die Positionen der Satelliten zu erhalten, damit ich sie auseinanderdriften sehen konnte. Das erste Bild (unten) stammt von meiner allerersten SXSE-Frage und das zweite von einer meiner letzten Fragen .

Während ich also in Hunderten von kleinen Stücken eine erstaunliche Menge über Satelliten und die Weltraumforschung gelernt habe, würde ich gerne sehen, wie mehrere der Stücke zusammenpassen.

Frage: Was fließt in die Planung und Durchführung des Einsatzes von Gruppen von LEO-Satelliten ein ?

Ich denke, eine gute Antwort könnte zumindest einen flüchtigen Überblick (z. B. maximal 2-3 Sätze) von Dingen enthalten wie:

  • Umlaufbahnhöhe und Zirkularisierung der 2. Stufe
  • Lageanpassung vor jeder Satellitenfreigabe (ohne Baseballschläger )
  • der "Kick" - mechanische Freigabe der einzelnen Satelliten
  • anschließender Satellitenantrieb - jeweils Triebwerke und/oder Booster
  • Die ersten verfügbaren TLEs bestätigen (uns) die erfolgreiche Bereitstellung
  • der Plan, dass sie an ihre endgültigen Standorte migrieren (in einigen Fällen mit minimalem Treibmittelverbrauch)

BEARBEITEN: Mit "flüchtiger Umriss" eines Elements meine ich, es zu benennen, zu beschreiben, was es ist und warum es auf sehr einfache Weise wichtig ist. Ich suche nicht nach einer technischen Beschreibung eines Artikels in der Tiefe. Suchen Sie stattdessen einfach nach einem grundlegenden Überblick über die Breite der Aufgabe.

Aktuelle relevante Konstellationen umfassen

  1. Orbcomm-2 (Orbcomm/SpaceX) habe ich erwähnt. vgl. diese Frage
  2. CYGNSS (NASA/Orbital ATK) Antriebslos bis zur endgültigen Konfiguration. vgl. diese Frage
  3. Iridium-1 (Iridium/SpaceX) vgl. diese Frage

Jede dieser Fragen enthält einige Links zu den Missionen und Bildern der Stapelung der Satelliten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: 3D-Diagramm der elf OrbComm-Satelliten, die in Formation fliegen, interpoliert auf einen einzigen Zeitpunkt (14:00:00 UTC 24. DEZ. 2015) aus meiner ersten Frage hier . Die Einheiten sind Kilometer, die Achsen sind ungefähr Earth Centered Inertial (ECI), der Ursprung ist die durchschnittliche Position der Gruppe, und die kurzen Liniensegmente hinter jedem Punkt repräsentieren die letzten 5 Sekunden der Bewegung.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: SpaceX-Einsatz der OrbComm-2-Satelliten GIF aus zugeschnittenen Screenshots der technischen Sendung von SpaceX . Der fast volle Mond ist das weiße kreisförmige Objekt ganz unten links.

Dies ist eine gut recherchierte Frage, die sich mit interessanten und nicht trivialen Themen befasst, aber auch unglaublich weit gefasst ist. Es ist multidisziplinär und wahrscheinlich zu einer Antwort führen, die davon abhängt. Es könnte leicht das Thema eines Hochschulstudiums in Luft- und Raumfahrttechnik sein.
@AdamWuerl schau dir das EDIT an: Ich denke, 2-3 Sätze zu vielleicht 8-10 Artikeln sind im Rahmen des Zumutbaren. Die Leute schreiben sicherlich längere Antworten auf Fragen ohne Prämie. Ich bin mir sicher, dass mindestens ein Drittel aller Fragen, die ich jemals hier gestellt habe, in einen Kurs für Hochschulabsolventen umgewandelt werden könnten, aber das bedeutet nicht, dass sie hier nicht auf hilfreiche und informative Weise beantwortet werden können . Ich habe den Bonus bereits gewidmet, und die Frage gibt es schon seit vier Monaten, mal sehen, ob wir das zum Laufen bringen können?
Ich verdreifache den Bonus für eine Antwort, die uhoh gutheißt. Da führende Raumfahrtunternehmen versprechen, die Anzahl der Satelliten durch eine solche Technik zu vervielfachen, halte ich es für wichtig, zu verstehen, wie dies geschehen soll.
@LocalFluff OK, in diesem Fall schreibe ich selbst eine Antwort, wenn niemand sonst auftaucht :)

Antworten (1)

Ich habe den Plan für den Einsatz von ORBCOMM Gen 2 entwickelt, während ich Systemdesignleiter für das Raumschiff war. Rückblickend auf unsere Pläne und Analysen bestand der erste Schritt darin, ein Schema auszuwählen, das die Kundenanforderungen erfüllte, um zunächst die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Kontakts zwischen den Raumfahrzeugen (und auch dem LV) auf nachfolgenden Umlaufbahnen zu minimieren und den Fahrzeugen zu ermöglichen, in die Endphase zu gelangen sogar verstreute Positionen im Orbit innerhalb der erforderlichen 120 Tage. Um den Rekontakt zu minimieren, habe ich Separationsvektoren ausgewählt, die größtenteils mit der Geschwindigkeits- und Gegengeschwindigkeitsrichtung ausgerichtet waren, aber auch leichte Abweichungen in der Neigung ergeben würden. Die Federkräfte wurden ausgewählt, um eine Phaseneinstellung innerhalb des Zeitrahmens von 120 Tagen bereitzustellen, und variiert, um sicherzustellen, dass jedes Paar einen Orbit später eine maximale "Fehldistanz" hat. Endlich, Die Dynamikingenieure analysieren die Toleranzen bei Ausrichtung, Federkraft und Timing, um sicherzustellen, dass das Abkippen mit diesem Plan die Sturzrate innerhalb dessen hält, was das ACS-System in der Zeit, die wir mit unseren Batterien haben, aufheben kann, bevor wir die Solaranlagen einsetzen. Dieser Plan ermöglicht eine anfängliche Phaseneinstellung das ganze Frühjahr über und gibt uns weit über einen Monat Zeit, um die Satelliten zu überprüfen und das Antriebssystem in Betrieb zu nehmen und zu testen, bevor es verwendet werden muss, um die Driftraten zu stoppen und die Raumfahrzeuge in ihren endgültigen Phasenpositionen zu verriegeln. Das OG2-Stützensystem ist ein einzelnes Hydrazin-Triebwerk, sodass das ACS-System verwendet wird, um es in die gewünschte Richtung zu lenken. Falcon 9 lieferte eine Bereitstellungsbestätigung zum Zeigen und Timing nahezu in Echtzeit, und das Tracking-Büro der Air Force stellte die anfängliche TLE bereit.

Weitere Fragen zum Ablauf beantworte ich bei Interesse gerne.
Bei CYGNSS war ich der Leiter der Energiesysteme und für die ersten Operationen im Orbit anwesend, sodass ich etwas mit dem von ihnen verwendeten Prozess vertraut war (der ähnlich war), aber bei diesem Projekt gab es kein Antriebssystem, wir haben nur die Fluglage der Fahrzeuge angepasst um die Fahrzeugwiderstandsprofile zu ändern. In diesem Fall hatten wir eine Reihe von anfänglichen Lageanomalien, die in der ersten Betriebswoche gelöst werden mussten, was zu viel ungeplantem variablem Luftwiderstand führte, sodass wir letztendlich nur das Raumschiff nahmen, das am Ende der Linie hinterherhinkte und maximieren Sie zuerst seinen Luftwiderstand, um ihn in Richtung der richtigen Phase zu bewegen. Sobald die Trennung von seinem Nachbarn richtig war, wurde der Widerstand des Nachbarn maximiert, um ihn dazu zu bringen, mit der Phaseneinstellung vom nächsten Raumschiff auf der Linie zu beginnen, und so weiter.

Vielen Dank, dass Sie meine Frage gefunden und sich die Zeit genommen haben, eine so großartige Antwort zu schreiben! Es werden sicher noch weitere Fragen kommen. Es hat so viel Spaß gemacht, diese Einsätze zu beobachten!
Ich bin gerade wieder auf deine Antwort gestoßen und habe sie hier verlinkt . Anscheinend habe ich noch keine Folgefragen gestellt, werde jetzt daran arbeiten. Danke noch einmal!
Was fließt in die Planung und Durchführung des Einsatzes von Gruppen von LEO-Satelliten ein?
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