¿Eficiencia y sincronización de la fase de inercia y quemado de baja potencia de Iridium-6/GRACE-FO?

En el video del lanzamiento reciente de Iridium-6/GRACE-FO aproximadamente T+ 08:13(actualmente 24:12en el video), el locutor dice:

Ahora, para volar en una trayectoria eficiente para ambas cargas útiles, en realidad ahora estamos haciendo funcionar el motor de la segunda etapa a menor potencia. Eso significa que la quemadura será más larga. Para las personas que solían vernos apagar el motor de la etapa superior de nueve a nueve minutos y medio de vuelo, hoy estaremos apagando el motor justo después de los T+10 minutos de vuelo. Según lo planeado para hoy, la quema más larga a menor potencia obviamente toma más tiempo, pero nos brinda una trayectoria más eficiente.

GRACE-FO se desplegó en una órbita circular de ~500 km, que se realizó con una trayectoria circular de un solo encendido, en lugar de utilizar una órbita elíptica inicial más un segundo encendido para circularizar.

Luego hubo una fase de inercia de aproximadamente 45 minutos en esta órbita casi circular, seguida de un arranque progresivo corto (~8 segundos) que colocó la segunda etapa en una órbita elíptica, presumiblemente con un apogeo de 666 km para el "almacenamiento" de Iridium Next. o 780 km, la altitud objetivo para los satélites operativos. (Esto fue seguido por una costa adicional corta de 8 minutos).

Pregunta(s): ¿Por qué la combustión de la segunda etapa de la primera etapa, más larga y de menor potencia, es más eficiente? ¿Y cuál es el propósito de la fase de costa ~45? ¿Por qué la segunda quema y luego el despliegue de Iridium no podrían comenzar relativamente poco después del despliegue de GRACE-FO? Dado que la cita incluye "... para volar en una trayectoria eficiente para ambas cargas útiles ..." ¿están estos dos relacionados de alguna manera?

nota: las he hecho como una sola pregunta porque pueden estar vinculadas. Si no lo son, podrían preguntarse por separado, pero por el momento creo que las respuestas pueden superponerse.

Respuestas (1)

La costa parece alinearse para un cambio de plano. Los satélites Iridium tienen una inclinación de 86,4 grados , mientras que GRACE-FO tiene una inclinación de 89 grados .

Los cambios de inclinación son costosos, pero la segunda etapa F9 puede proporcionar muchas Δ v . Según el webcast, ese encendido de 8 segundos llevó la velocidad de 27442 km/h a 27582 km/h, un cambio de velocidad de aproximadamente 40 m/s o 1/2 g. El cambio de plano perpendicular necesita unos 300 m/s, o unos 3,5 g durante 8 segundos. Juntos, eso debería estar dentro de la capacidad de una segunda etapa F9 con tanques bajos y una carga útil parcial.

Ya veo, así que si eso fuera cierto, entonces la segunda quemadura no es completamente prograda. Lo es un poco, porque la altitud comienza a aumentar significativamente durante el despliegue. ¿Serían realmente 8 segundos lo suficientemente largos para un cambio de plano de ~2,6 grados? Es un pequeño cambio, pero el cambio de avión es una maniobra costosa delta-v, y la quema ocurre sobre Madagascar (aproximadamente 20 grados al sur).
Los TLE muestran 43476, 7 a 89,0 grados y 43478-82 a 86,7 grados, por lo que tiene sentido.
@uhoh Agregó un poco sobre los números necesarios
¿Alguna idea sobre lo que el locutor describe en la cita en bloque de la pregunta?
@uhoh Nada definitivo. La órbita GRACE-FO es comparativamente baja y circular. Quizás el enfoque habitual de quemado de transferencia más quemado de circularización habría tenido dos quemados separados demasiado juntos. ¿SpaceX ha hecho alguna vez un reinicio en caliente de una segunda etapa?
Esa es una pregunta fascinante en sí misma, y ​​vale la pena preguntar. Ahora mismo estás en Q/A = 0/41, ¿por qué no intentarlo?
¿Eficiencia y sincronización de la fase de inercia y quemado de baja potencia de Iridium-6/GRACE-FO?
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