Wenn ein geosynchroner/geostationärer Satellit gestartet wird, wie berechnen seine Konstrukteure seine Lebenserwartung? Eine zufällige Auswahl einiger Kommunikationssatelliten deutet darauf hin, dass etwa zehn Jahre die Norm sein könnten. Wie kommt man zu dieser Zahl? Ist es einfach eine Frage des Treibmittels, das für Orbitalkorrekturen und eventuelle Rückzug in eine Friedhofsbahn benötigt wird?
Typischerweise waren Treibstoffverbrauchsmaterialien für die Positionserhaltung der limitierende Faktor. Sobald ein Geosat das Ende seiner Treibladungslebensdauer erreicht, muss er aus GEO manövriert werden, um den Platz für seinen Ersatz freizugeben.
Dies wurde etwas durch die Verwendung von elektrischem Antrieb gemildert, wobei Xenon oder dergleichen als Treibmittel verwendet wird, nachdem es für den Schub elektrisch beschleunigt wurde. Das Treibmittel ist in diesem Fall aufgrund des höheren ISP, aber des geringeren Schubs viel kleiner. Das heißt, wenn Sie ein ISP-System mit niedrigem Schub und sehr hohem ISP verwenden und viel Zeit haben, ist es langfristig effizienter.
Frühere Sonnenkollektoren verschlechterten sich und die Leistung wurde so bis zu dem Punkt reduziert, an dem sie nicht mehr funktionieren konnte. (Oder umgekehrt, da sie wussten, wie schnell sich die Panels verschlechtern würden, würden sie übergroße Panels auf den Markt bringen, so dass sie in 10 Jahren, wenn sie degradiert sind, immer noch genug Energie zum Betrieb haben). Bessere Panels haben das etwas abgemildert.
Wenn eine starke Ausrichtung erforderlich ist, sind Reaktionssteuerräder (Kreisel) bekannte Schwachstellen, da sie per Definition bewegliche Teile sind. (Kepler, Hubble, ISS usw. sind Beispiele, bei denen Probleme aufgetreten sind).
Die Strahlungsbelastung der Elektronik im Weltraum außerhalb der Van-Allen-Gürtel kann die Elektronik beeinträchtigen, aber meistens wurde dies durch bessere Abschirmung und Elektronik gemildert.
Um die Lebenserwartung zu berechnen, gibt es ein paar Dinge zu beachten. Die erste besteht darin, zu bestimmen, wie lange es dauern soll, da dies andere Überlegungen antreiben wird. Da die Startkosten einen beträchtlichen Teil der Investition ausmachen, ist man bestrebt, die Lebensdauer unter Berücksichtigung aller anderen Überlegungen zu maximieren. Um sicherzustellen, dass der Satellit so lange lebt, wie wir es wollen, wird eine Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt, bei der alles berücksichtigt wird, was ausfallen kann. Daraus ergibt sich die Menge der zu fliegenden Ersatzeinheiten (Verdopplung wesentlicher Einheiten, Fliegen von 5 Verstärkern, wenn 3 für den normalen Betrieb verwendet werden usw. usw.).
Das zweite wichtige Element ist das Kraftstoffbudget. Beim Start ist etwa die Hälfte der Satellitenmasse Treibstoff, wenn man ein chemisches Antriebssystem berücksichtigt. Der weitaus größte Teil davon wird verwendet, um den Satelliten von seiner Transferbahn (die von der Trägerrakete erreicht wird) auf die geostationäre Umlaufbahn zu bringen. Das Treibstoffbudget deckt eine Reihe von Unsicherheiten ab (Genauigkeit der Transferbahn, Effizienz der Bahnanhebungsmanöver). Wenn der für diese Unsicherheiten zugewiesene Treibstoff nicht verwendet wird, steht er für alle anderen Aufgaben zur Verfügung und verlängert typischerweise die Nutzungsdauer über die geplante Lebensdauer des Satelliten hinaus.
Hirsch Jäger