¿Hay planes para establecer depósitos en el espacio?

Sí. Esto se considera en misiones interplanetarias humanas en forma de precolocación de etapas de cohetes químicos por sistemas de propulsión solar-eléctrica (SEP). SEP es muy eficiente, pero lento, mientras que los cohetes químicos son ineficientes, pero brindan tiempos de tránsito rápidos. Desea tiempos de tránsito rápidos para que los humanos minimicen los problemas de radiación y reduzcan los suministros necesarios. SEP le permite obtener las etapas químicas de manera eficiente para esperar a que los humanos las usen.

En cuanto a las etapas, un motor de cohete es una pequeña fracción de la masa de una etapa. Entonces, si va a preposicionar los propulsores, también podría conectar un motor a los tanques para tener una etapa lista para usar.

Los propulsores químicos considerados suelen ser criogénicos, lo que añade la dificultad de mantener frío el propulsor. Se están realizando esfuerzos de desarrollo tecnológico para abordar ese problema.

Landau y Strange descubrieron que el posicionamiento previo de las etapas químicas en la órbita terrestre alta en realidad hace que el propulsor llegue energéticamente a cualquier lugar, es conveniente para el almacenamiento y el acceso estables (con la ayuda de nuestra Luna), y el propulsor se puede utilizar de manera muy eficiente. durante un paso de perigeo cerca de la Tierra.

Hay muchos estudios. ¿Alguno es serio? Probablemente no en este momento. Es decir, no se financia nada. Es poco probable que EE. UU. lo haga, debido a la fijación con el SLS, que es básicamente un diseño que dice "No necesitamos depósitos apestosos". Los rusos parecen no tener grandes ambiciones en este momento. Los chinos aún no están en un estado suficiente para considerar esto. Probablemente nadie más en el mundo tiene un programa lo suficientemente serio como para que valga la pena considerarlo.

Esa es la respuesta directa. Aparte, hay muchos beneficios para los depósitos.

Uno que es importante es que abre un mercado para la competencia. Es decir, si alguien necesita un depósito para una misión (ya sea un gobierno o una empresa) acaba de crear un mercado. Necesitan algo. Están dispuestos a pagar por ello. Ahora, las empresas pueden competir para proporcionarle carga útil.

Los depósitos son excelentes ejemplos de esto, ya que realmente la carga que se lanza es muy barata. LOX, LH2, queroseno, o agua o lo que sea. Así que cualquier lanzador puede entregarlo.

El más barato ganará. Curiosamente, la confiabilidad no es tan importante si la carga útil es barata y el costo del lanzador es bajo, y no hay una dependencia de tiempo inmediata.

Por lo tanto, si EE. UU., por ejemplo, evitara el enfoque SLS y optara por un enfoque de depósito, podrían suceder algunas cosas interesantes.

Podrían estimular una industria para su lanzamiento. No importa si se necesitan 100 lanzamientos de Falcon 1e para llenar el depósito, si son lo suficientemente baratos y se lanzan con la frecuencia suficiente. Tampoco importa si llena el depósito con una lancha Delta 4-Heavy. Lo que importa es el costo y la capacidad de entregar a tiempo.

Se me ocurren tres usos para los depósitos de combustible:

1. Para una misión específica en la que la carga útil y el combustible se lanzan por separado y se acoplan en LEO. Ya sea para lograr una nave espacial más grande o para hacer un lanzamiento más pequeño y seguro para una tripulación u otra carga útil irremplazable.

2. Prelanzados y colocados en la superficie o en la órbita alrededor del objetivo de la misión, como Marte.

3. En órbita geoestacionaria, para poder recargar múltiples satélites allí.

La idea de que las estaciones de servicio naveguen entre diferentes órbitas no puede ser económica. Se necesita demasiado combustible para alterar la inclinación orbital en LEO o para alcanzar diferentes satélites GPS. Para tales órbitas, el reabastecimiento de combustible debe ser específico del satélite. Incluso una ubicación en alguna órbita entre la Tierra y Marte no funcionará, porque si el lanzamiento se retrasa un día debido al clima, perdería el depósito.

En órbita geoestacionaria, sin embargo, el delta-v entre diferentes satélites puede ser lo suficientemente pequeño como para que un depósito de combustible dé servicio a múltiples satélites que han sido diseñados para ser reabastecidos. La ganancia sería la opción del propietario del satélite de prolongar la vida útil o no, dependiendo de cómo se desarrolle la vida útil técnica y la competencia y demás en el futuro. Esto podría ser comercialmente factible, las otras dos alternativas serían para fines científicos y financiadas por el gobierno. #2 se describe en Design Reference Mission 3.0 de la NASA para Marte, pero no está en ningún cronograma o presupuesto. Hasta cierto punto, el #1 es lo que se hace con la ISS.

Muchos planes.

1) Aparentemente, los canadienses están trabajando en una nave espacial que es en parte remolcador espacial, en parte robot-mecánica y en parte estación de servicio:

Después de años de planificación, la empresa canadiense MacDonald Dettwiler and Associates (MDA) anunció que está construyendo la primera estación de servicio espacial, con planes para un lanzamiento en 2015. El vehículo de servicio de infraestructura espacial volará en órbita geosincrónica, donde puede alcanzar varios satélites gubernamentales y comerciales clave. Podrá traerles combustible adicional, así como reposicionarlos o realizar un mantenimiento básico, según la MDA.

La empresa de satélites de comunicaciones Intelsat, que cuenta con la mayor cantidad de satélites geosíncronos, será el primer cliente.

A principios del año pasado, Dextre probó un paquete enviado a la ISS con (al parecer) docenas de diferentes partes del satélite: http://www.spaceflight101.com/robotic-refueling-mission.html

2) Muchos planes y estudios de la NASA y otros:

En agosto de 2011, la NASA asumió un importante compromiso contractual con el desarrollo de la tecnología de depósito de propulsores mediante la financiación de cuatro empresas aeroespaciales para "definir misiones de demostración que validarían el concepto de almacenamiento de propulsores criogénicos en el espacio para reducir la necesidad de grandes vehículos de lanzamiento para el espacio profundo". exploración." Estos contratos de estudio para almacenar/transferir propelentes criogénicos y depósitos criogénicos se firmaron con Analytical Mechanics Associates, Boeing, Lockheed Martin y Ball Aerospace. Cada empresa recibirá US$600.000 en virtud del contrato.

3) Una de las razones principales detrás del cañón de gas ligero de John Hunter era disparar cilindros de combustible en órbita (con la ayuda de un cohete asistido cerca de la parte superior de la parábola del proyectil). Estos se recogerían en depósitos en una órbita predeterminada y luego estarían disponibles para naves para reabastecerse de combustible para quemas de inyección y/o para satélites para mejorar el mantenimiento de la estación.

Curiosamente, un depósito de combustible es uno de los objetivos del proyecto Lunar Space Elevator que persigue una empresa llamada LiftPort .

La idea es que se pueda construir un ascensor desde la superficie lunar hasta EML1 utilizando la tecnología COTS disponible en la actualidad. El uso de un elevador alimentado por energía solar para transportar cargas útiles desde EML1 a la superficie lunar y viceversa resuelve el problema del gran ΔV necesario para aterrizar suavemente una carga útil en la superficie lunar o devolverla a la órbita lunar.

Según Michael Laine, director ejecutivo de LiftPort, el regolito lunar podría procesarse en oxígeno e hidrógeno. Planea extraer ese oxígeno e hidrógeno, luego almacenarlo en EML1 o en el contrapeso del Elevador Lunar, que estaría a 250,000 km de la superficie lunar. En ese momento, podría usarse como combustible para cualquier misión planetaria o en el espacio profundo.

No tengo la formación técnica para saber qué tan factible es este plan y me gustaría escuchar las ideas de otros sobre este intrigante proyecto.