¿Cuándo es la órbita supersincrónica más eficiente que una transferencia típica de Hohmann donde el cambio de inclinación y la circularización son simultáneos?

El título básicamente lo explica todo. Algunos vehículos de lanzamiento GEO como Proton, que se lanza desde Baikonur a una latitud de 46 grados, se lanzan a una órbita supersincrónica. Entonces, ¿en qué punto es la transferencia bielíptica supersíncrona más eficiente que la transferencia de Hohmann cuando se lanza a la órbita geoestacionaria?

Agregaría un comentario a la pregunta del Op; normalmente el Δ v en las respuestas anteriores en este foro por lo general dan el Δ v de LEO a GEO a través de GTO o supersincrónico. Pero el Δ v lo que importa es el Δ v de GTO a GEO en comparación con el Δ v órbita súper síncrona a GEO. Eso se debe a que el vehículo de lanzamiento puede tener esa capacidad extra incorporada para el extra Δ v para llegar hasta la órbita supersincrónica en lugar de GTO. Y si es así, eso ahorra en el adicional Δ v cohetes en la carga útil requerida.
Además, la segunda etapa del vehículo de lanzamiento quiere permanecer en la órbita GTO (no GEO), por lo que puede quemarse a medida que el perigeo se degrada lentamente en lugar de convertirse en basura espacial GEO permanente. Entonces, el vehículo de lanzamiento no puede llegar hasta GEO, pero el vehículo de lanzamiento puede llegar hasta GTO o súper sincrónico sin crear basura espacial. Y supongo que siempre requiere menos adicional Δ v de los cohetes de la carga útil si el vehículo de lanzamiento sube más alto a súper síncrono en lugar de solo GTO.
La latitud efectiva de Baikonur para fines de lanzamiento espacial no es 46°; está por encima de los 54°, porque no pueden lanzarse directamente hacia el este (tienen que ir hacia el noreste para evitar lanzar cohetes sobre China, no importa que China se haga eso a sí misma todo el tiempo).

Respuestas (1)

(principalmente reciclado de ¿Cuáles son los beneficios de las órbitas de transferencia supersincrónicas? )

Disculpe la pared de tramas, pero realmente creo que lo describen mejor que mis palabras :)

El total Δ V Los costos para el método estándar (similar a Hohmann) (órbita de estacionamiento inclinada de 250 km a órbita geoestacionaria) son:

método estándar

mientras que el total Δ V Los costos para el método supersíncrono son:

súper método

El Δ V es menor para el método supersincrónico en las regiones coloreadas de este gráfico:

súper mejor que el estándar

El Δ V Aquí se muestran los ahorros para el método supersíncrono (menos de cero es menos eficiente):

ahorros totales

Sin embargo, cuando solo considera las maniobras de las que la nave espacial es (típicamente) responsable (es decir, después de la inyección), siempre es igual O más eficiente usar una transferencia supersincrónica. El Δ V El costo de la quema final para el método estándar es:

quemado final estándar

Para el método supersíncrono, el Δ V El costo de las dos quemas finales es:

súper finales 2 quemaduras

El Δ V (quema(s) final(es)) los ahorros para el método supersincrónico se muestran aquí:

ahorro delta-V

El punto rojo representa el satélite Thaicom 6 que SpaceX lanzó en 2014 en una órbita de transferencia supersincrónica (90 000 km, 20,75°) . El Δ V el ahorro fue de alrededor del 10%.

Por supuesto, una órbita de transferencia más alta requiere más tiempo para alcanzar GEO:

Tiempo de transferencia

(normalizado por el bien de los satélites de propulsión eléctrica donde las maniobras no pueden ocurrir todas en una órbita)

Digamos que la órbita objetivo es GEO con inclinación cero. ¿Puedes comparar el lanzamiento del método de órbita de transferencia GTO desde Cabo Cañaveral? 28 ∘ norte , frente al método de órbita súper síncrona que se lanza desde Cabo Cañaveral? Tal vez la misma pregunta del lanzamiento del Cosmódromo de Baikonur desde 46 ∘ norte ? Para estos dos centros de lanzamiento a GEO con inclinación cero, ¿cuánto más bajo es el Δ v para la parte del cohete de carga útil del Δ v ? Además, ¿puede la segunda etapa hacer alguno de los ajustes de inclinación orbital en el perigeo? ¿Para ahorrar combustible adicional en la carga útil?
@Sheldon tenga en cuenta que GEO tiene una inclinación de 0 ° y que cada punto de datos en los gráficos que se muestran apuntan a GEO. Encuentre la inclinación deseada (latitud) en el eje X y lea los gráficos.
@Sheldon re: "Segunda etapa, haga cualquiera de los ajustes de inclinación orbital en Perigee" No lo sé, sin embargo, ese es un análisis mucho más grande.
Puedo mirar el gráfico para 28 o norte a través de GTO como Δ V ≈ 1.8, pero tengo problemas con el número correspondiente para supersíncrono a 90 km de 28 o norte . Para el 46 o norte , en caso de que el gráfico GTO proporcione Δ V ≈ 2.25, nuevamente teniendo problemas con el número supersincrónico comparable. Creo que un ejemplo concreto del cohete de carga útil Δ V los ahorros serían útiles .... :)
Parece que la otra inclinación de interés para el lanzamiento del Cosmódromo de Baikonur desde 46 o norte es en realidad 51.6 o norte porque los rusos no quieren que los desechos espaciales caigan en China cuando falla un cohete ruso, por lo que los rusos generalmente se lanzan a una inclinación orbital ligeramente más alta, solo para estar seguros. La única otra inclinación orbital que podría ser interesante sería el Centro Espacial de Guayana en 5 o norte . No puedo ver ningún valor en absoluto a ninguno de los números en el gráfico...
@CuteKItty_pleaseStopBArking Lo siento mucho si sueno ofensivo. Simplemente sentí que la respuesta proporcionada... no era realmente una respuesta, y estaba tratando de explicar por qué los gráficos de colores no me parecían útiles. Creo que el gráfico dice que los ahorros de Cabo Cañaveral en 28 o norte súper síncrono a 90 km es aproximadamente el 8%, y tal vez alrededor del 20% desde el lanzamiento del cosmódromo de Baikonur en 51.6 o norte inclinación. Pero supongo que estoy leyendo mal los gráficos y tal vez el ahorro sea mayor. Por otra parte, tal vez eso es todo lo que salva el lanzamiento súper sincrónico, no lo sé.
@Sheldon no te preocupes por esa persona, actualizaré los gráficos un poco más tarde para que sean más fáciles de leer :)
Perdón por enviar spam a BrenanLuke, pero una solicitud más: noté que el caso de 2014 era de 90 km a 90,000 km, 20.7 o norte , pero lanzado desde 28 o norte !! Con qué queremos comparar para el encendido final del motor de cohete Δ V es en realidad el caso supersincrónico de 90 000 km lanzado desde Cabo Cañaveral es en realidad el lanzamiento de GTO a 28 o norte !!! Esa es otra razón por la que dos o tres ejemplos específicos podrían ser mejores que el gráfico. Algunos de los ahorros para el cohete de la carga útil también son menos ajustes de inclinación. Cuánto Δ V ¿Puedes ahorrar en el cohete de la carga útil ?
@Sheldon, ¿esto ayuda en algo? Dudo en incluir un ejemplo concreto (fuera del Thaicom-6) porque la transferencia supersincrónica es multivariante (de ahí los gráficos de contorno) y eso no es lo que se solicita en OP
Este gráfico ayuda: "Para el método supersíncrono, el costo de ΔV..." Sin embargo, nadie se lanza a GEO con una inclinación superior a 51.6 o norte , ¿¿¿correcto??? Así que recortaría todos los gráficos de inclinación a 0...60 grados, haciéndolos mucho más relevantes. entonces en 28 o norte el beneficio de supersincrónico parece bastante pequeño a menos que la segunda etapa ayude con algunas de las quemaduras de ajuste de apogeo ... y el beneficio de lanzar desde el Centro Espacial de Guayana en 5 o norte usar GTO es siempre el ganador para llegar a GEO de la manera más eficiente.
¿Cuándo es la órbita supersincrónica más eficiente que una transferencia típica de Hohmann donde el cambio de inclinación y la circularización son simultáneos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v