Wie variieren die Treibstoffkosten für den Start und die Stationierung mit der Höhe?

Ich bin kein Physiker oder Ingenieur, also entschuldige ich mich, wenn ich irgendwelche technischen Details durcheinandergebracht habe. Ich habe die SE durchgesehen und ein paar Fragen gefunden, die sich mit diesem Thema befassen ( diese befasst sich mit den Vorteilen von Höhen; diese mit den Treibstoffkosten, die mit dem Starten aus verschiedenen Höhen verbunden sind; hier geht es wieder um die Vorteile verschiedener Höhen ; dieser bekommt bei stationären Treibstoffkosten), aber ich konnte daraus keine Antwort zusammenstellen.

Stellen Sie sich eine Firma vor, die versucht, eine Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen. Das Unternehmen versucht, zwischen zwei identisch geformten Umlaufbahnen in unterschiedlichen Höhen, H und L (H>L), zu wählen. Die Bahnen sind nicht "zu weit" voneinander entfernt, vielleicht H=L+150km. Mit H und L sind zwei Treibstoffkosten verbunden. Einer sind die Starttreibstoffkosten, l(), wobei l(H) > l(L). Der andere sind die Kraftstoffkosten für die Standhaltung, wobei s(H) < s(L).

(Mein Verständnis ist, dass der Abdeckungsbereich g() der Umlaufbahn H größer sein wird als der Abdeckungsbereich der Umlaufbahn L, dh g(H)>g(L), aber ich interessiere mich vorerst hauptsächlich für die Treibstoffkosten.)

Meine Frage: Ist es möglich, die mit diesen Umlaufbahnen verbundenen Treibstoffkosten eindeutig zu ordnen? Das heißt, kann ich eine Aussage wie "l(H) + s(H) > l(L) + s(L)" machen? Nach dem, was ich gelesen habe, scheint die für den Start erforderliche Kraftstoffmasse um Größenordnungen größer zu sein als die für die Stationierung erforderliche Kraftstoffmasse, aber ich konnte die damit verbundenen Kosten pro Kraftstoffeinheit nicht ermitteln.

Ich kann mir vorstellen, dass dies von den Höhen H und L abhängt. Ich denke an relativ niedrige Umlaufbahnen, vielleicht L = 700 km. Ich habe den Transfer-Orbit-Rechner hier verwendet , um eine Vorstellung von den beteiligten Größenordnungen zu bekommen, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich die Delta-V-Differenz (~ 40 m / s für 700 km bis 850 km) in $-Kosten umrechnen soll, und ich habe ' Ich war nicht in der Lage, den Kraftstoffbedarf für die Standhaltung zu ermitteln.

Alle mögliche Gedanken oder Vorschläge würden viel geschätzt. Vielen Dank!

Dies ist eine interessante Frage, insbesondere wenn man die Kraftstoffanforderungen für den Neustart berücksichtigt. Je höher die Umlaufbahn, desto mehr Treibstoff wird für jede Lieferung benötigt, aber desto weniger für Reboosts - und das Boosten einer Station verbraucht mehr Treibstoff als das Boosten eines Treibstofflieferschiffs ...

Antworten (1)

Ihre Frage ist schwer zu beantworten, weil es umgekehrt ist, wie die Dinge normalerweise gemacht werden.

Typischerweise werden Satellitenmissionen zuerst von den Orbital- und Lebensdaueranforderungen bestimmt, was die benötigte Menge an stationärem Treibstoff bestimmt, was die Startmasse des Satelliten bestimmt, was die Auswahl der Trägerrakete und damit des Anbieters einschränkt.

Die Auswahl der Trägerrakete in Verbindung mit der Nutzlastmasse und der Zielumlaufbahn bestimmt, wie viel Treibstoff tatsächlich geladen wird.

Aber was die Kosten wirklich festlegt, sind Verhandlungen zwischen dem Satellitenbesitzer und dem Startanbieter. Die Anzahl zukünftiger Starts, die der Satellitenbesitzer dem Anbieter anbieten kann, hat einen viel größeren Einfluss auf die Startkosten als die Höhe der Umlaufbahn.

Allerdings macht ein Unterschied von 40 m/s in ∆v etwa 0,4 % des gesamten ∆v-Budgets für den Orbitalstart aus. ∆v-Änderungen sind nicht linear mit der Kraftstoffmasse; Am Rand kann die Steigung 3-5x linear sein, Sie sehen also eine marginale Erhöhung der Kraftstoffladung um 1% -2%. Das sollte Ihnen eine Schätzung ermöglichen, aber die Kraftstoffkosten werden selten auf mehr als 2 Stellen genau angegeben, und "rund 400.000 US- Dollar" mal 1,02 sind immer noch "rund 400.000 US- Dollar".

Danke für die ausführliche Antwort! Was ich versuche, ist irgendein wirtschaftlicher Anreiz für ein Unternehmen, die niedrigere von zwei "geeigneten" Bahnen zu wählen. Es ist klar, dass die höhere der beiden Umlaufbahnen eine größere Abdeckungsfläche haben wird. Ich war mir nicht sicher, ob es irgendeine Art von Kraftstoffkosteneinsparungen gab, wenn ich mich für den niedrigeren der beiden entschied. Aber es hört sich so an, als ob für "klein genug" Höhenunterschiede die Kraftstoffkosteneinsparungen vernachlässigbar wären. Vielleicht wäre eine bessere Frage also: "Was ist, wenn irgendwelche kostenbezogenen Faktoren die Wahl der Umlaufbahnhöhe beeinflussen?" Sind die Anreize generell, „höher zu gehen“?