¿Por qué las cargas útiles no son sus propios carenados?

Hay algunas razones básicas. Éstas incluyen:

1. El modelo aerodinámico de un carenado necesita ser rehecho con un nuevo diseño de carenado
2. El volumen del carenado proporciona un espacio para garantizar que el satélite se mantenga fresco mientras está en tierra. Esto sería considerablemente más complejo si el satélite fuera el carenado, tendría que mantenerse fresco en el suelo y, sin embargo, estar bien para el lanzamiento.
3. El escudo térmico requerido es bastante inmenso, que es mucha masa que no se necesita para orbitar.
4. El carenado se puede quitar cuando está fuera de la atmósfera, lo que permite que orbite un peso mayor.

Dicho esto, hay algunas naves espaciales que no usan carenado. Estos tienden a ser del tipo que vuelve a entrar. La masa que le ayuda a sobrevivir al calor del lanzamiento también le ayuda a sobrevivir al reingreso.

Complementario a otras respuestas que describen por qué la mayoría de las cargas útiles no son sus propios carenados:

De hecho, lanzamos algunas cargas útiles que están un poco más cerca de ser sus propios carenados: naves espaciales tripuladas . Esto generalmente se debe a que el vehículo de reentrada de la nave espacial ya está diseñado para ser resistente al calor y aerodinámico, lo que lo hace más adecuado para las condiciones de lanzamiento.

Por ejemplo, la cápsula Mercury se descubrió para los lanzamientos Mercury-Redstone y Mercury-Atlas con solo el Launch Escape System en su morro. imagen izquierda

Las misiones Apolo se lanzaron con el módulo de comando (y reingreso) cubierto por la cubierta protectora Boost que protegía el módulo del calentamiento atmosférico y el escape LES en caso de aborto. El cuerpo cilíndrico del módulo de servicio Apollo quedó expuesto durante el lanzamiento. El Módulo Lunar, mucho más frágil, estaba protegido dentro de un adaptador debajo del Módulo de Comando. Centro

La nave espacial Soyuz en funcionamiento tiene casi el mismo volumen que su carenado de carga útil, pero la nave espacial está completamente cerrada durante el lanzamiento debido a la forma no aerodinámica de su módulo orbital. Derecha e inferior

Un carenado como el que usa SpaceX en el Falcon 9 pesa del orden de 2 toneladas. Eso es mucho peso extra para agregar al satélite.

Los satélites suelen estar cubiertos de componentes que deben exponerse al espacio: paneles solares, radiadores, antenas, por ejemplo. Los paneles solares y los radiadores podrían instalarse en el exterior del carenado, pero luego tendrías que cubrirlos durante el lanzamiento, por lo que se forman grandes verrugas en el exterior del carenado, lo que complica la aerodinámica.

Para las antenas, esto sería más difícil (estructuras 3D en lugar de paneles planos, es decir, verrugas aún más grandes en el exterior), por lo que tendrías que agregar escotillas al carenado y desplegar las antenas después del lanzamiento. Esto significa muchos más componentes mecánicos que pueden fallar. También necesitaría escotillas para todos los sensores del satélite.

Muchos satélites están cubiertos con láminas de aislamiento multicapa. Este consiste en láminas delgadas de papel de aluminio que proporcionan un excelente aislamiento. No puede usar eso en el exterior de un carenado, por lo que tendría que recurrir a otros métodos de aislamiento.

Repetibilidad

El combustible para un lanzamiento depende de algunas cosas, incluidas la masa y la aerodinámica. Puede ahorrar algo de masa al no tener un carenado separado, pero tiene una nariz de forma diferente cada vez, con diferentes propiedades aerodinámicas. Esto requeriría volver a analizar el nuevo perfil cada vez, pero con la nariz genérica ya conoce los coeficientes de arrastre, etc.

Proteccion

A menos que esté diseñado para el reingreso, todo en una nave espacial está diseñado para una masa mínima. No solo por el bien del combustible de lanzamiento, sino para reducir el combustible requerido para el mantenimiento de la estación. Como tal, es tan frágil como es posible hacerlo sin fallas críticas. Si todos los apéndices como antenas, paneles solares y propulsores se diseñaran (incluso en una configuración replegada) para soportar el calor intenso y las ondas de choque sónicas del lanzamiento, serían más costosos de construir y lanzar, y de mantener en el "espacio adecuado". ".

Transferibilidad

Muy pocos 2 satélites son iguales, pero todos los lanzadores de un tipo determinado lo son. Además, la carga útil y el cohete suelen estar diseñados por 2 empresas diferentes.

Como ejemplo:

SpaceX produce principalmente lanzadores. Tanto Boeing como Airbus producen satélites. SpaceX proporciona a los equipos de diseño de Boeing/Airbus un "envoltorio" dentro del carenado en el que puede caber la nave espacial y los puntos de interfaz mecánicos/eléctricos. De esta manera, los lanzadores se pueden producir sin tener demasiado en cuenta lo que se colocará encima: se despliega de fábrica y puedes poner lo que quieras encima.

Piense en ello como un camión de plataforma; usted compra el camión y luego monta encima un tanque de agua, una grúa, una rampa de acrobacias.... sin cambiar el diseño del camión.

Uso dual

Algunos de los lanzadores más grandes pueden acomodar 2 naves espaciales pequeñas dentro del carenado. Nuevamente, esto podría ser 2 naves espaciales de 2 compañías diferentes. Si los carenados fueran parte del diseño SC, ahora son 3 partes interesadas.

Separabilidad?

En relación con el punto de transferibilidad, las actividades del lanzador y del satélite podrían ser controladas por diferentes equipos, en diferentes áreas del mundo. El "equipo de lanzamiento" tiene la tarea de llevar la carga útil a la órbita de transferencia LEO/GEO, momento en el que los controladores de carga útil se hacen cargo.