Wie hilfreich ist die ISS beim Start von Cubesats und Minisats?

Der Grund, warum Cubesats von der ISS gestartet werden, hat mehr mit der Startverfügbarkeit zu tun. Es ist ziemlich schwierig, eine so kleine sekundäre Nutzlast zu starten. Darüber hinaus muss man für kleine Satelliten nahe an der Erde sein (um in angemessener Zeit wieder einzutreten, und es hilft beim Kommunikationsbudget), was noch schwieriger zu bekommen ist. Nahezu alle Starts, die niedrig genug sind, um eine von der FCC geforderte 25-jährige Wiedereintrittszeit zu haben, erfolgen entweder zur ISS oder zu Spionagesatelliten. Spionagesatelliten mögen es nicht, sekundäre Nutzlasten zu haben (obwohl es in letzter Zeit einige gegeben hat, siehe diesen Link), somit ist die ISS eine der besten, wenn nicht sogar die beste Option für eine Satellitenumlaufbahn. Beachten Sie, dass man, wenn man über den erforderlichen Treibstoff verfügt, als Sekundärstart zu den meisten Erdbeobachtungssatelliten starten könnte, von denen es eine große Anzahl gibt.

Okay, wenn Sie also eine sekundäre Nutzlast auf dem Weg zur ISS sein werden, warum starten Sie dann tatsächlich von der ISS? Der Grund dafür ist, dass der Raum um die ISS sorgfältig kontrolliert wird. Indem sie von der ISS starten, können sie dies gleichzeitig und auf eine Weise tun, die sicherstellt, dass sie nicht erneut mit solchen Objekten kollidieren. Sie könnten sich beispielsweise dafür entscheiden, dies direkt vor dem Zünden eines Triebwerks zu tun. Es vereinfacht auch den Start, da keine Raketensteuerung erforderlich ist, um die Nutzlast zu trennen, und die Satelliten wie jede andere Fracht bleiben können. Startsysteme sind komplexe Geräte, der direkte Start zur ISS vermeidet den Einsatz eines dieser Systeme.

Cubesats sind Gelegenheitsmissionen und können es sich nicht leisten, ihre Startbahnen sehr sorgfältig auszuwählen. Unterm Strich tun sie, was sie können, und praktisch alle, mit denen ich vertraut bin, kümmern sich nicht so sehr um ihre Umlaufbahn (nur dass sie eine Neigung haben, die hoch genug ist, um sie von ihrer Bodenstation aus kontrollieren zu können). Alle Cubesat-Missionen, die ich kenne, haben Jahre am Boden auf ihren Start gewartet. Meistens wollen sie es nur in die Umlaufbahn schaffen, die Neigung der Umlaufbahn ist ihnen ziemlich egal.

CubeSats sind immer sekundäre Nutzlasten und haben sehr selten ein Antriebssystem. Dies bedeutet, dass Sie die Umlaufbahn nehmen müssen, die Sie erreichen können. Es kommt nicht selten vor, dass sich die Startgelegenheit, die in der Designphase Jahre im Voraus geplant wurde, kurz vor dem Start ändert. Daher sind CubeSats nicht für Missionen konzipiert, die eine bestimmte Umlaufbahn erfordern.

Wenn Sie die Möglichkeit haben, von der ISS zu starten, haben Sie gegenüber jeder anderen Trägerrakete mindestens zwei große Vorteile: Erstens kennen Sie die Neigung und die ungefähre Höhe (350 bis 450 km) der Umlaufbahn. Zweitens werden Sie beim Start von der ISS garantiert wieder in die Atmosphäre eintreten, was durch den Start mit einem Standard-Erdbeobachtungssatelliten nicht garantiert werden kann. Diese Satelliten kreisen in einer Höhe von über 600 km, während 600 km ungefähr die maximale Höhe ist, wenn Sie 25 Jahre nach dem Ende ihrer Lebensdauer wieder eintreten müssen, ohne ein Antriebs- oder Bremssystem mit sich zu führen, um Ihren Orbitalzerfall zu beschleunigen.

Zum Beispiel finanziert die deutsche Raumfahrtagentur (DLR) keine CubeSats, die nicht garantiert innerhalb von 25 Jahren wieder in die Atmosphäre eintreten, weil sie sich streng an den europäischen Verhaltenskodex für die Eindämmung von Weltraummüll halten (was gut ist!). Damit bleibt die ISS eine der besten Startmöglichkeiten.

Sie haben Recht, dass ein Flugzeugwechsel von der ISS-Neigung von 51,6 ° auf eine polare oder äquatoriale Umlaufbahn lächerlich unmöglich ist. Unter der Annahme kreisförmiger Umlaufbahnen ist das erforderliche ΔV beispielsweise gegeben durch:

Ein 50°-Ebenenwechsel kostet also ~6 km/s – das ist fast so viel wie die ursprüngliche Trägerrakete! (Dies setzt eine Umlaufgeschwindigkeit von 7 km/s voraus, nahe genug, um den Punkt zu verdeutlichen.)

CubeSats werden von der ISS eingesetzt, weil sie verfügbar sind, und viele CubeSats werden zur Demonstration neuer Technologien oder als Schulung für Universitäten oder Start-ups verwendet. Sie kümmern sich nicht um die Umlaufbahn; Sie kümmern sich um die Umlaufbahn.

Allerdings kann eine nützliche Erdbeobachtung von einer Neigung der ISS aus durchgeführt werden, da der Großteil der Erdbevölkerung innerhalb von ±51° Breite lebt.