¿Diseño de sonda espacial basado en la trayectoria de exploración prevista? [cerrado]

A través de este enlace: aquí , es posible hacerse una idea de las regiones donde se han enviado sondas espaciales desde el comienzo de la exploración espacial.

Pero mi pregunta es, ¿cuáles son las partes esenciales básicas que se incluyen obligatoriamente en cualquier diseño de sonda espacial y, en segundo lugar, en qué se diferencian la construcción y el funcionamiento de una sonda espacial en función de su viaje previsto?

Las sondas están lo suficientemente cerca de los límites de nuestras habilidades de ingeniería que no estoy seguro de que haya algo común garantizado entre las misiones. La mayoría de las sondas tienen que comunicarse por radio y hacer observaciones por algún tipo de instrumentación, los cuales requieren una fuente de alimentación de algún tipo, y la mayoría también tiene que gestionar el control de actitud. Los detalles de estos, así como básicamente todo lo demás, dependen de las limitaciones de la misión. Así que esto es realmente demasiado amplio para responder bien.
Además del comentario de Nathan Tuggy, el diseño debe basarse en los requisitos, a partir de los cuales podría conducir en muchas direcciones. Considere estas preguntas sobre los objetivos de la investigación a) ¿Está visitando un objeto (planeta/asteroide) u observando el Sol o el medio interplanetario? b) si visita un objeto (campos de medición, espectroscopia atmosférica, imágenes, etc.). No hemos comenzado a considerar si se trata de un sobrevuelo, un orbitador o un módulo de aterrizaje: eso podría ser un largo camino hacia la solución en lugar de los requisitos. Espero que esto ayude. Si desea revisar la pregunta, no dude en compartir sus pensamientos.

Respuestas (3)

La fabricación de sondas generalmente no es como la producción en masa, es más como la elaboración. Los costos de lanzamiento son altos y, por lo tanto, es importante minimizar la masa de la sonda, incluso si requiere mucho trabajo. Por lo tanto, las sondas a menudo se construyen de forma muy individual.

Sin embargo, hay algunas cosas que la sonda debe tener:

  • Una fuente de alimentación
  • Equipos de comunicacion
  • Una carga útil científica (esta, naturalmente, variará mucho)
  • Propulsión (normalmente)

Pero incluso eso se puede lograr de diferentes maneras, como la forma en que los paneles solares se usan en el sistema solar interior donde hay suficiente luz solar y los RTG donde el sol es demasiado débil.

Como criterio, una sonda tiene que enviar datos a la Tierra para ser utilizable. Por lo tanto, una de las pocas cosas que las sondas deben tener en común son las antenas.

Solo para ser molestamente pedante: no es estrictamente necesario que se incluya una antena. Un satélite retrorreflector se puede utilizar para experimentos en los que se necesita determinar su posición (compárese con los retrorreflectores de la misión Apolo). Un vehículo de retorno de muestra/datos/cuerpo completo tampoco requerirá antenas. Un impactador no necesita tener antenas. Dicho esto; es extremadamente raro que una sonda no esté equipada con antenas. Pero no, no es obligatorio. :)
@MichaelKarnerfors O una estación de telégrafo, semáforo, servicio de correo, diligencia, nubes de humo naranja, walkie-talkie de entrelazamiento cuántico o detonación alterna de armas nucleares y arpones. Lo que sea que se pueda usar para transferir información

Existen algunos criterios generales que influyen en el diseño de la sonda:

Distancia

¿A qué distancia del Sol operará la sonda? Esto dicta:

  • fuerza
  • diseño térmico
  • diseño de radio
  • tamaño del lanzador

Cualquier cosa que vaya a Júpiter puede funcionar con paneles solares, vaya más lejos y necesitará un RTG. Dependiendo de esta distancia, es posible que también necesite calentadores para mantener el interior de la nave espacial lo suficientemente caliente para que funcione. O si va al sistema solar interior, debe pensar en eliminar el exceso de calor.

Cuanto más lejos vaya, mejor debe ser su radio. Esto determina, por ejemplo, el tamaño del amplificador, el tamaño de la antena y la calidad del receptor.

Radiación

Una sonda que orbita alrededor de Júpiter o Saturno necesita más resistencia a la radiación que una que está destinada a Marte o Plutón.

Tamaño del lanzador

Para llegar más lejos, necesita un lanzador más grande (e incluso entonces es posible que necesite asistencia por gravedad). El tamaño de su lanzador determina el peso máximo de su sonda, que a su vez impulsa todos los demás aspectos del diseño.

Instrumentos

Los instrumentos están impulsados ​​por la misión (¿qué ciencia queremos hacer?), pero están limitados por la potencia, el peso, etc.

Puros huesos

Entonces, ¿qué es lo que realmente necesitas?

  1. instrumentos,
  2. Una radio,
  3. Suficiente energía para ejecutar 1. y 2., por lo que los paneles solares o un RTG,
  4. (generalmente) cierta capacidad de maniobra, por lo que los propulsores y/o las ruedas de reacción,
  5. Un chasis que contiene todo esto.

En resumen, no hay nada que sea obligatorio más allá de conseguir algo con masa allí arriba. El equipo depende completamente de la misión en cuestión. Esto debe hacerse un poco más genérico o tendremos que comenzar a enumerar todos los diferentes tipos de misiones en las que se puede enviar una sonda espacial.

Sin embargo, hay una serie de cosas que son comunes en una nave espacial. @Hoffmanfan ya ha mencionado algunos. Agregaré a esto: el "autobús".

https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_bus