¿Cuánto tiempo lleva circularizar una órbita GTO usando propulsión iónica?

SpaceX lanzó dos satélites de comunicación GEO y está a punto de lanzar dos más, que utilizan propulsión iónica totalmente eléctrica.

Ahora, me pregunto, ¿cuánto tiempo se necesitaría para que un satélite como ese realmente funcione? Después de todo, si bien la propulsión iónica es fresca y liviana, tiene un empuje muy, muy bajo. ( Eutelsat 117 West B aparentemente tiene solo alrededor de 200 mN, es decir, milinewtons , de empuje)

Obviamente, puedo buscar un satélite operativo, pero estaría interesado en calcular la respuesta para cualquier satélite arbitrario.

Respuestas (1)

Estoy tomando Eutelsat 117 WB como ejemplo.

La respuesta simple y obvia es "alrededor de medio año": este satélite se lanzó en marzo y entró en servicio en octubre de 2015.

Pero quería averiguar la respuesta con la física y llegar a más o menos la misma respuesta:

El satélite tiene una masa m = 2200 kgy un empuje de T = 0.2N. Se tarda aproximadamente dv = 1.6 km/sen circularizar la órbita de GTO a GEO.

Por lo tanto, necesitamos un cambio de cantidad de movimiento de:

dp = m * dv = 1.6 km/s * 2200kg = 3.52 * 10^6 kg m/s

para alcanzar nuestra órbita final. Dado que el cambio en la cantidad de movimiento es equivalente al impulso:

dp = J = T * t

podemos calcular el tiempo que tarda, con nuestro diminuto empuje, en lograr ese impulso:

t = dp / T = 3.52 * 10^6 / 0.2 = 1.76 * 10^7 s = 204 days

204 días son aproximadamente 6 meses y 3 semanas.

Al menos eso parece tener sentido para mí, así que quería compartir mis números, pero no sé si no estoy simplificando demasiado algo. Entonces, si mi física es incorrecta, me encantaría saber cómo calcularlo correctamente para cualquier satélite.
Posibles simplificaciones excesivas: Eutelsat 117 West B no está realmente en GEO (su órbita no es circular), por lo que dvpodría estar equivocado. Y, por supuesto m, no es constante, sino que disminuye a través de la "quema", por lo que tendría que averiguar cuánta masa de reacción se usa y luego resolver una ecuación diferencial para obtener un valor aún más preciso.
Siempre está bien aceptar su propia respuesta si está satisfecho con ella.
¿Es eso suponiendo que pueda arder todo el tiempo en lugar de solo cuando está cerca del punto más alto?