Kann das elektrische Feld der Erde zum Manövrieren von Satelliten genutzt werden?

Ist es möglich, einen starken dynamischen Dipol in einem Satelliten zu erzeugen, so dass er um seine Achsen gedreht und möglicherweise sogar aufgrund des normalen elektrischen Felds der Erde in eine Richtung geschoben werden kann? Dies mag ein sehr langsamer Prozess sein, aber wenn man bedenkt, dass er nur elektrische Energie und keinen Antrieb erfordert, könnte dies eine wahrscheinliche Technik sein?

Ja, Magnetorquers werden zu diesem Zweck auf CubeSats verwendet. Außerdem ist dies auf der Space Exploration-Website möglicherweise besser ...
Ich denke, das Magnetfeld wäre realistischer.

Antworten (2)

Dies ist eine interessante Idee und könnte möglicherweise für eine Ultra-Low-Power-Anwendung nützlich sein.

Herkömmliche Magnetorquer erfordern eine konstante Versorgung mit elektrischem Strom, der durch resistive Kupferspulen fließt, um unter Verwendung des Erdmagnetfelds ein Drehmoment zu erzeugen. Da das Erdmagnetfeld eine klumpige, versetzte und geneigte Dipolform hat, müssen Sie wissen, wo Sie sich in Bezug auf das Feld befinden, um den erforderlichen Strom in Ihren dreiachsigen Spulen ständig neu zu berechnen, um Ihre Lageregelung zu optimieren. (Wenn Sie nur Impulsentladung durchführen, können Sie weniger genau sein)

Wenn Sie sich den elektrischen Strom leisten können, um die Spulen zu betreiben, dann ist es in Ordnung. Wenn Sie jedoch ein Lageregelungssystem mit sehr geringem Stromverbrauch wünschen, kann eine elektrostatische Ladungsverteilung mit nur einem transienten Strom plus einem niedrigen Erhaltungsstrom zum Ausgleich von Leckagen sowie Aufladungseffekten von im Erdmagnetfeld eingeschlossenen geladenen Teilchen hergestellt werden.

Das elektrostatische Feld Ihres Raumfahrzeugs würde dann abhängig von der Ausrichtung in Bezug auf das elektrostatische Feld der Erde ein Drehmoment erzeugen.

Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob sich das elektrostatische Feld der Erde in einer Weltraumumgebung so gut verhält, wie Sie denken. Es wird wahrscheinlich ständig vom Weltraumwetter durcheinander gebracht werden.

Als alternative Drehmomentquelle mit geringer Leistung würde ich die Verwendung eines Gelenk-Permanentmagneten empfehlen. Verwenden Sie einen kleinen, aber leistungsstarken Seltenerd-Permanentmagneten auf einem 2-Achsen-Gimbal und verwenden Sie Motoren mit sehr geringer Leistung, um ihn zu bewegen, sodass Sie ein magnetisches Drehmoment erzeugen, ohne Leistung in Kupferspulen verbrauchen zu müssen. Weitere Informationen dazu finden Sie unter Könnte ein gelenkiger Permanentmagnet als Cubesat-Magnetotorquer mit geringer Leistung funktionieren? Probleme? .

Wie Astrosnapper in einem Kommentar zu der Frage (zurück in der Astronomie-Community?) feststellte, wurden Magnetorquers auf CubeSats verwendet. Mir wurde gesagt, dass sie verwendet werden, um einen CubeSat über ein paar Umlaufbahnen zu stürzen. Aber für die eigentliche Orientierung danach werden im Allgemeinen Reaktionsräder verwendet.
@ Rick0xfff Im Allgemeinen ja, aber ich kann mir die Möglichkeit vorstellen, einen Budget-Cubesat entwerfen zu wollen, der nur Magnetotorquers für Budget- oder Masse- oder Einfachheits-Designüberlegungen hat; Also habe ich nur gefragt. Gibt es moderne Cubesats oder Smallsats, die sich nur auf Magnetotorquers zur Lageregelung verlassen haben?
Was ist mit Raumfahrzeugen, die in der Nähe von wirklich starken Magnetfeldern in der Periapsis kreisen, wie Parker Solar Probe und Juno, könnten Sonden in solchen Umlaufbahnen Delta-V-Boni genießen, die mit denen vergleichbar sind, die Cassini durch die Schwerkraft von Titan genoss?

Einfach ja , und das wurde tatsächlich genutzt.

Der häufigste Vorschlag ist die Verwendung eines elektrischen Halteseils, im Grunde nur ein Stück Kabel, das wie zwei lange Antennen auf beiden Seiten des Satelliten verlegt wird. Da das Magnetfeld abnimmt, wenn Sie sich von der Erde entfernen, gibt es eine Potentialdifferenz über der Leine.

Wenn Sie einen elektrischen Strom in das Seil leiten, beispielsweise von Sonnenkollektoren, erzeugt dies eine Kraft gegen das umgebende elektrische Feld, und die Unterschiede im Feld führen dazu, dass diese Kraft asymmetrisch ist. Dies kann verwendet werden, um einen Impulsaustausch ähnlich wie bei einem Elektromotor bereitzustellen. Dies wird als Tether-Antrieb bezeichnet . Es kann für orbitale Korrekturen und Manöver verwendet werden.

hmm ... die Frage bezieht sich auf das elektrische Feld der Erde, während das, was Sie beschreiben, das Magnetfeld der Erde verwendet, nicht wahr? Das elektrische Feld der Erde wurde also noch nicht genutzt, oder?
Die beiden sind ein und dasselbe. Das Magnetfeld fängt geladene Teilchen ein. Diese Teilchen bilden das elektrische Feld. Wir nennen dies aus gutem Grund "Elektromagnetismus", die beiden sind selten getrennte Dinge.
-1Ja, elektrische und magnetische Felder sind miteinander verbunden, aber das bedeutet nicht, dass sie dasselbe sind oder in einem Satz austauschbar verwendet werden können.
Aussage bearbeitet. Weitere Bedenken?
Nein, Fortsetzung der gleichen Bedenken. Das elektrodynamische Halteseil nutzt die Wechselwirkung zwischen einem Strom im Halteseil, der sich durch das Magnetfeld der Erde bewegt. Ich bin mir nicht sicher, ob die Erde in Orbitalhöhe ein nennenswertes elektrisches Feld hat, aber Sie müssen die Kraft, von der Sie sprechen, genauer erklären. Im Moment kenne ich keine Kraft zwischen einem Strom und einem elektrischen Feld. Wenn Sie keine spezifischen unterstützenden Links oder Mathematik hinzufügen können, hat Ihre Antwort den Anschein, als würde sie sich nur Dinge ausdenken.
Was bedeutet "... die Unterschiede im Feld bewirken, dass diese Kraft asymmetrisch ist" genau?
Kann das elektrische Feld der Erde zum Manövrieren von Satelliten genutzt werden?
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