Al leer tanto el resumen como el resumen en lenguaje sencillo del artículo reciente publicado en la revista Space Weather Gigantic Circular Shock Acoustic Waves in the Ionosphere Triggered by the Launch of FORMOSAT-5 Satellite , estoy confundido acerca de qué fue exactamente vertical y cuándo. ¡ El resumen del artículo dice que es la actitud del cohete durante la inserción orbital la que es vertical!
"... y se debió a la actitud casi vertical única del cohete durante la inserción en órbita".
¡Tengo dificultades para saber cómo la segunda etapa del Falcon-9 podría o tendría una actitud vertical durante la inserción orbital!
La onda acústica de choque (SAW) inusualmente grande en el contenido total de electrones (TEC) en la ionosfera se atribuye a la verticalidad inusual de la trayectoria o la actitud de este lanzamiento en particular, según la sección que lea a continuación.
FORMOSAT-5 (2017-049A) fue lanzado desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 4-Este de Vandenberg, y desplegado por el Falcon-9 en una órbita casi circular ~720 km, 98,3° heliosíncrona el 24 de agosto de 2017.
Pregunta: ¿Había un objetivo científico o una razón para que esto fuera tan vertical? ¿La baja masa de carga útil simplemente proporcionó un grado adicional de flexibilidad para hacer posible esta opción, o es una consecuencia directa y quizás necesaria de la baja masa de carga útil?
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Abstracto
El lanzamiento del cohete SpaceX Falcon 9 puso en órbita el satélite FORMOSAT-5 de Taiwán desde la Base de la Fuerza Aérea de Vandenberg en California a las 18:51:00 UT el 24 de agosto de 2017. km, el Falcon 9 hizo un fuerte ascenso inicial. Durante el lanzamiento, el cohete supersónico indujo gigantescas ondas acústicas circulares de choque (SAW) en contenido total de electrones (TEC) sobre el oeste de los Estados Unidos comenzando aproximadamente 5 minutos después del despegue. Las SAW circulares emanaron hacia el exterior con una duración de ~20 min, velocidades de fase horizontal de ~629–726 m/s, longitudes de onda horizontales de ~390–450 km y un período de ~10,28 ± 1 min. Este es el SAW circular inducido por cohetes más grande que se haya registrado y se extiende aproximadamente de 114 a 128 ° W de longitud y de 26 a 39 ° N de latitud (~ 1500 km de diámetro).y se debió a la actitud casi vertical única del cohete durante la inserción en órbita . El penacho de escape del cohete creó posteriormente un agujero de plasma ionosférico a gran escala (~900 km de diámetro) con agotamientos de TEC del 10 al 70% en comparación con los días de referencia. Si bien las SAW circulares, con una amplitud relativamente pequeña de fluctuaciones de TEC, probablemente no introdujeron errores de rango en el sistema de navegación y posicionamiento de Global Navigation Satellite Systems, el posterior agujero de plasma ionosférico, por otro lado, podría haber causado gradientes espaciales en la ionosfera. plasma que potencialmente conduce a un error de rango de ~ 1 m.
Resumen en lenguaje sencillo
El 24 de agosto de 2017, un cohete SpaceX Falcon 9 partió de la Base de la Fuerza Aérea de Vandenberg en California y puso en órbita el satélite de observación de la Tierra FORMOSAT-5 de Taiwán. La carga útil individual de peso ligero permite que el cohete vuele en una trayectoria elevada para la inserción directa a la altitud de la misión de 720 km. Esta trayectoria casi vertical única es diferente de los lanzamientos de satélites habituales en los que los cohetes vuelan sobre una trayectoria horizontal e insertan satélites a 200 km de altitud seguidos de maniobras orbitales a sus altitudes de misión.. En consecuencia, el lanzamiento del cohete generó una gigantesca onda de choque circular en la ionosfera que cubría un área amplia cuatro veces mayor que California. Le sigue el agujero ionosférico (agotamiento de plasma) debido a las rápidas reacciones químicas de las columnas de escape de los cohetes y el plasma ionosférico. El agujero ionosférico que causa grandes gradientes espaciales podría conducir a errores de rango de ~1 m en el sistema de posicionamiento y navegación GPS. Comprender cómo los lanzamientos de cohetes afectan nuestra atmósfera superior y el entorno espacial es importante, ya que se espera que estos eventos meteorológicos espaciales antropogénicos aumenten a un ritmo enorme en el futuro cercano. (énfasis añadido)
FORMOSAT-5 se desplegó directamente en una órbita circular de 720 km, con un solo encendido. Para hacer una órbita circular tan alta, uno tiene que tener un ascenso más vertical de lo que sería típico. Básicamente, uno tiene que estar quemando una cantidad significativa de tiempo cerca del apogeo, que tiene que ser de 720 km en este caso. Para una órbita de inserción de perigeo más baja, digamos 200-300 km, uno ha logrado esta cercanía al apogeo muy pronto, si desea estar en una órbita circular de 700 km con una sola quemadura, esa cercanía toma un tiempo para lograr.
Dicho de otra manera, se requiere una ganancia vertical efectiva de 720 km. La mejor forma de conseguirlo es mediante un ascenso vertical inicialmente, para evitar la gravedad y la resistencia atmosférica.
Para una órbita muy baja, uno tiende a comenzar a quemar horizontalmente lo más bajo posible, ya que proporciona la mayor eficiencia. Por lo tanto, cuando llega a la ionosfera, que comienza a los 50 km, se quema más horizontalmente que verticalmente. Para el caso de uso de una órbita circular con una sola quemadura, uno tiene que retrasar la puesta en movimiento horizontal hasta que uno comienza a acercarse a la altitud deseada, que prefiere el ascenso más vertical.
Por supuesto, la inserción orbital final al final será horizontal, para cualquier caso de uso. La diferencia es sin duda el período de tiempo en el medio. La altitud en la separación de etapas para Formosat-5 fue de aproximadamente 92 km, para Iridium, que utiliza una quemadura de etapa de 2 segundos para lograr una órbita similar, la altitud fue de aproximadamente 60 km en la separación de etapas . El hecho de que la primera etapa se quemó mucho más en la ionosfera es probablemente la causa del efecto.
Siempre se puede usar una solución de menor energía si se desea, pero en general se desea reducir el número de encendidos de la segunda etapa, porque reduce el riesgo de falla del cohete. Como encontraron una solución orbital que se podía hacer con una sola quemadura de segunda etapa, sin duda la tomaron.
UH oh
a la izquierda
UH oh
Josué