¿Cómo varían con la altitud los costos de combustible para el lanzamiento y el mantenimiento de la posición?

No soy físico ni ingeniero, así que pido disculpas si me equivoqué en algún detalle técnico. Revisé el SE y encontré algunas preguntas que tocan este tema ( esta trata sobre los beneficios de las altitudes; esta sobre los costos de combustible asociados con el lanzamiento desde diferentes altitudes; esta es nuevamente sobre los beneficios de diferentes altitudes ) ; este obtiene los costos de combustible de mantenimiento de la estación), pero no he podido armar una respuesta de ellos.

Considere una empresa que intenta poner en órbita una carga útil. La empresa está tratando de elegir entre dos órbitas de forma idéntica a diferentes altitudes, H y L (H>L). Las órbitas no están "demasiado lejos" entre sí, tal vez H=L+150 km. Hay dos costos de combustible asociados con H y L. Uno es el costo del combustible de lanzamiento, l(), donde l(H) > l(L). El otro es el costo del combustible para el mantenimiento de la estación, donde s(H) < s(L).

(Tengo entendido que el área de cobertura g() de la órbita H será mayor que el área de cobertura de la órbita L, es decir, g(H)>g(L), pero por ahora estoy interesado principalmente en los costos de combustible).

Mi pregunta: ¿es posible clasificar sin ambigüedades los costos de combustible asociados con estas órbitas? Es decir, ¿puedo hacer una afirmación como "l(H) + s(H) > l(L) + s(L)"? Por lo que he leído, parece que la masa de combustible requerida para el lanzamiento es mucho mayor que la masa de combustible requerida para el mantenimiento de la estación, pero no he podido calcular los costos asociados por unidad de combustible.

Me imagino que esto dependerá de las altitudes H y L. Estoy pensando en órbitas relativamente bajas, tal vez L=700 km. He usado la calculadora de órbita de transferencia aquí para tener una idea de las magnitudes involucradas, pero no estoy seguro de cómo convertir la diferencia delta-V (~40 m/s para 700 km a 850 km) en costo en $, y no tengo No pude averiguar el requerimiento de combustible para el mantenimiento de la estación.

Cualquier pensamiento o sugerencia sería muy apreciada. ¡Gracias!

Es una pregunta interesante, especialmente teniendo en cuenta los requisitos de recarga de combustible. Cuanto más alta sea la órbita, más combustible se necesita para cada entrega, pero menos para los reinicios, y impulsar una estación requiere más combustible que impulsar una nave de entrega de combustible...

Respuestas (1)

Su pregunta es difícil de responder porque es al revés de cómo se hacen las cosas normalmente.

Por lo general, las misiones satelitales están impulsadas primero por los requisitos orbitales y de vida útil, lo que determina la cantidad necesaria de combustible de mantenimiento de la estación, que determina la masa de lanzamiento del satélite, lo que limita la selección del lanzador y, por lo tanto, del proveedor.

La selección del lanzador junto con la masa de la carga útil y la órbita de destino determina cuánto combustible se cargará realmente.

Pero lo que realmente determina el costo es la negociación entre el propietario del satélite y el proveedor de lanzamiento. La cantidad de lanzamientos futuros que el propietario del satélite puede ofrecer al proveedor tiene un impacto mucho mayor en el costo del lanzamiento que la altitud de la órbita.

Dicho esto, una diferencia de 40 m/s en ∆v es aproximadamente el 0,4 % del presupuesto total de ∆v para el lanzamiento orbital. Los cambios de ∆v no son lineales con la masa de combustible; en el margen, la pendiente puede ser de 3 a 5 veces lineal, por lo que se observa un aumento marginal del 1 % al 2 % en la carga de combustible. Eso debería permitirle hacer una estimación, pero los costos de combustible rara vez se dan con más de 2 lugares de precisión, y "alrededor de $ 400 000" por 1,02 sigue siendo "alrededor de $ 400 000".

¡Gracias por la respuesta detallada! A lo que estoy tratando de llegar es a cualquier incentivo económico para que una empresa elija la más baja de las dos órbitas "adecuadas". Está claro que la más alta de las dos órbitas tendrá una mayor área de cobertura. No estaba seguro de si había algún tipo de ahorro en el costo del combustible al elegir el más bajo de los dos. Pero parece que para diferencias de altitud "suficientemente pequeñas", los ahorros en costos de combustible serían insignificantes. Entonces, tal vez una mejor pregunta sería, "¿qué pasa si algún factor relacionado con el costo influye en la selección de la altitud orbital?" ¿Son los incentivos generalmente para "ir más alto"?