¿Cuál es la economía de actualizar versus reabastecer de combustible a los satélites?

A veces se sugiere que el combustible producido en la Luna o en asteroides podría lanzarse de forma más económica para acoplarse y repostar, por ejemplo, satélites de comunicación en GEO para extender su vida útil operativa (como en el mantenimiento de la estación orbital). Por supuesto, esto tiene que competir con simplemente lanzar más combustible desde la Tierra junto con el satélite para empezar.

Pero, ¿la vida útil económica de GEO no está más limitada por el envejecimiento de la electrónica que por el consumo de combustible? El telescopio espacial Hubble se actualizó con nuevos instrumentos varias veces y prácticamente funcionó como una serie completa de diferentes telescopios en algunos aspectos. Si los satélites de comunicación están diseñados para ser mejorados robóticamente, ¿no se requeriría mucha menos masa de lanzamiento para hacerlo que reabastecerlos en la mitad de su vida o lanzar un satélite completamente nuevo? Incluso se podría lanzar una misión de actualización como carga útil secundaria con otro nuevo satélite para GEO.

¿No es en general más económico lanzar la última "masa inteligente" que al final está produciendo el servicio comercial, que la masa a granel como el combustible, si uno va a pasar por la molestia de atracar de todos modos?

Puede haber una tendencia hacia la propulsión totalmente eléctrica (motores iónicos), al menos en el caso de los grandes satélites de comunicaciones en GEO. La cantidad de masa de propulsor es una pequeña fracción de lo que se necesita para los propulsores químicos, por lo que el reabastecimiento de combustible puede convertirse en una cuestión aún menor en el futuro.
Al menos una parte dependería del satélite y su misión. Por ejemplo, un satélite espía en una órbita baja parecería de mayor prioridad para la actualización que un satélite meteorológico en órbita geosíncrona.
¿Es la oración " Si los satélites de comunicación están diseñados para ser mejorados robóticamente, no se requeriría mucha menos masa de lanzamiento para hacerlo que reabastecerlos en la mitad de su vida o lanzar un satélite completamente nuevo ?" la parte clave de tu pregunta? Si es así, entonces la parte sobre hacer combustible en la luna me está confundiendo. (Puede ser más barato solo si uno ignora los miles de millones que desarrollan la tecnología para llegar allí y construyen y operan la planta para hacerlo). En general, ¡creo que esta es una pregunta realmente interesante!
@uhoh En general, creo que los recursos del espacio serán masa a granel, como combustible y estructura, y necesitarán un gran programa espacial para suministrar para que sean económicos. Si los autobuses satelitales se reutilizan en órbita y se actualizan o incluso se reutilizan mediante actualizaciones electrónicas de baja masa, entonces la Tierra también será el proveedor de combustible al mismo tiempo.
Piense en toda esa masa que debería aterrizar en la luna o en un asteroide para producir, almacenar y lanzar combustible allí. Se podrían producir y poner en órbita muchos satélites nuevos por el mismo dinero. La distancia de todos los asteroides a la tierra es mucho mayor que la distancia de la tierra a la luna.
Voy a sugerir que las partes del Hubble que representaron la mayor parte de la masa del lanzamiento fueron/son el espejo principal y los principales elementos estructurales. Todo lo que recibió servicio en órbita (LEO, por cierto) representó una pequeña parte de su masa total. Además, el espejo primario era un componente costoso de fabricar e imposible de reemplazar, por lo que el mantenimiento de instrumentos, etc. tenía sentido. Los números son probablemente muy diferentes para los satélites de comunicaciones, meteorológicos, etc., sin mencionar los factores de obsolescencia y la altitud/inclinación de la órbita, lo que los hace antieconómicos/poco prácticos para el servicio.
Esta es una pregunta muy relevante, aunque nadie podrá responder sobre la rentabilidad ahora, ya que es demasiado pronto para ver cómo se sumarán los costos y qué mercado existe. Actualmente hay tres empresas (creo que todavía) que buscan seriamente vender el mantenimiento de la órbita como un servicio, una que usa transferencia de propulsor y las otras dos son más directas y es demasiado pronto para ver cómo se desarrollarán.
@Puffin y todos. Aquí hay una presentación realizada esta semana sobre la demostración técnica de la NASA de una misión de servicio orbital. Al menos se está haciendo algo de ingeniería real en esa parte de este tema. Podría dar sus frutos rescatando una sola misión espacial multimillonaria. Pero en lugar de transferir combustible, creo que es más fácil acoplarse al objetivo y tirar de él con el propio motor de la nave espacial. Lo que requiere hardware hecho en la Tierra (R), no combustible de la Luna.
Eso es interesante, gracias. Creo que tienes un buen punto con la idea del tirón. En realidad, esto es a lo que me refería con "los otros dos son más directos": se trata de empresas de Orbital ATK y Effective-Space Solutions.

Respuestas (1)

Advertencia: he escrito esta respuesta y no ha habido oportunidades para citas, ¡eso significa que solo estás confiando en este tipo aleatorio en Internet si me crees!

Sospecho que la figura del mérito para juzgar cuál es mejor (mejorar o repostar) es más una cuestión de practicidad que cualquier otra cosa.

Es muy poco probable que desarrollemos un nuevo combustible significativamente más efectivo que pueda funcionar con los sistemas de propulsión existentes. Es posible que podamos hacer pequeñas mejoras en el combustible o grandes combustibles nuevos que requieran un sistema de propulsión diferente, pero la clave aquí es que el combustible anterior funcionó lo suficientemente bien y es probable que lo haga en el futuro previsible (las operaciones de mantenimiento de la estación son razonablemente secular).

Es muy probable que desarrollemos nueva tecnología para hacer que los satélites sean más duros/mejores/más rápidos/más fuertes (o tal vez más eficientes/más rápidos en enlace descendente/menor consumo de energía). Esta es una gran noticia si tiene un negocio de fabricación/lanzamiento de satélites porque podemos hacer un satélite que es 5 veces mejor cada 10 años (números no correctos). Pero si usted es el cliente/usuario final, apesta, por la misma razón que las placas base de mi vieja PC no se pueden usar para jugar Kerbal Space Program:

Para actualizar, necesita que todas las interfaces sean compatibles con versiones anteriores.

Esto significa suministrar la energía correcta (voltaje correcto), tener una transferencia y un almacenamiento de datos que puedan manejar mayores cargas e incluso asegurarse de que el sistema térmico pueda mantener su nuevo hardware lo suficientemente caliente/frío. Puede ser un simple problema de coeficiente de expansión térmica o puede ser que tenga un tapón cuadrado y un orificio redondo. (Como referencia, mis antiguas placas base no tienen las ranuras adecuadas para las interfaces gráficas).

Entonces, aunque actualizar el hardware suena mejor en una situación ideal, es probable que sea casi imposible de implementar sin muchos retoques.

Creo que es una buena analogía. Hay otra idea que funciona con la misma analogía, que es que muchos elementos de la placa base de la PC tienen propiedades de mezcla y combinación (ventiladores, memoria, la placa base en sí con respecto a la PC, etc.) y también son reparables por el usuario (¡lo más importante!) y así hay es un negocio potencial para "actualizar sobre la marcha". Sin embargo, también tendrá paradas finales en el proceso debido a las razones que ha mencionado.
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