Was ist mit „einer hochenergetischen geostationären Umlaufbahn“ gemeint? (SpaceX Arabsat 6A)

Der andere Antwortende ist auf dem richtigen Weg. Ich glaube, dass die Beschreibung eines „hochenergetischen geostationären Orbits“ ein Fehler seitens des Autors ist: es sollte ein „hochenergetischer geostationärer Transferorbit “ ( im Folgenden GTO ) genannt werden.

Lassen Sie mich zunächst erläutern, wie ein herkömmlicher GTO von einem geneigten Startplatz aus verwendet wird.

1. Die Trägerrakete wird den Satelliten in eine Transferbahn mit einem Apogäum in geosynchroner Höhe ( 35.786 km ) werfen.

2. Am Apogäum führt der Satellit eine Verbrennung durch, die gleichzeitig die Neigung auf 0° verringert und das Perigäum auf geosynchrone Höhe anhebt.

3. Nach diesem kombinierten Brennen befindet sich der Satellit in einer geostationären Umlaufbahn .

Der Grund, warum die Manöver zur Neigungsänderung und zum Anheben des Perigäums kombiniert werden, ist einfache Trigonometrie - das diagonale Brennen erfordert weniger Gesamtenergie, um die gleiche Endgeschwindigkeit zu erreichen ( nicht nur Geschwindigkeit, die Richtung ist sehr wichtig!), als das Brennen in eine Richtung und dann das Brennen senkrecht dazu diese Richtung. Außerdem geschieht dies in geosynchroner Höhe, weil der Satellit dort langsamer unterwegs ist als in niedriger Erdhöhe. Somit erfordert eine Richtungsänderung nicht so viel Geschwindigkeitsänderung (Delta-V).

Falcon Heavy brachte Arabsat 6a in eine Transferbahn mit einem Apogäum von 90.000 km , deutlich über der geostationären Höhe von 35.786 km . In dieser Höhe bewegte es sich sehr, sehr langsam, sodass die kombinierte Neigungsänderung und Perigäumsanhebung noch weniger dV von Arabsat erforderten , als wenn es bei GEO passiert wäre. Aber Arabsat wäre noch nicht im geostationären Orbit gewesen. Es musste eine weitere Zirkularisation am Perigäum durchgeführt werden, um sich selbst wieder zu verlangsamen und sein Apogäum von 90 mm auf geosynchrone Höhe abzusenken.

Diese Art eines "überschießenden" Transfers in eine höhere Umlaufbahn ist keine Hohmann-Transferbahn, sondern eine bi-elliptische Transferbahn . Obwohl drei Verbrennungen erforderlich sind (1: Apogäum [über] anheben, 2: Perigäum anheben, 3: Apogäum senken) und nicht nur die beiden des Hohmann (1: Apogäum anheben, 2: Perigäum anheben) , können bi-elliptische Transfers weniger erfordern dV in einigen Fällen. Das Erhöhen von LEO zu GEO ist keiner dieser Fälle. Der erforderliche Gesamt-dV ist größer als bei einem herkömmlichen GTO.

Die energieärmeren Verbrennungen, die Arabsat benötigt, um aus seiner Transferbahn in GEO einzudringen, verbrauchten jedoch viel weniger dV als die einzelne Verbrennung, um von einem herkömmlichen GTO in GEO einzutreten.

Der Energieunterschied wurde von Falcon Heavy ausgeglichen, das Arabsat in die hochenergetische geostationäre Transferbahn brachte , die es auf 90 Mm statt auf 35,7 Mm hinausschleuderte.

Die Transferbahn von Arabsat 6a erreichte einen Höhepunkt von 90.000 km. In dieser Höhe bewegt es sich sehr langsam, sodass das Hinzufügen von Delta-V weniger Energie benötigt. Der Sat muss sowohl die Startneigung (dh 28,5 -> 0) entfernen als auch gleichzeitig das Perigäum auf geostationäre Höhe anheben. Wenn der Sat das Perigäum erreicht, wird der Motor erneut gezündet, um die Umlaufbahn zu kreisförmigisieren. Dies benötigt weniger Energie vom Sat-eigenen Motor, erfordert aber mehr von der Trägerrakete.