¿Por qué necesitamos vehículos de lanzamiento dedicados para satélites pequeños?

La página web de Wikipedia sobre vehículos de lanzamiento de elevación pequeña ofrece una enorme lista de vehículos de lanzamiento dedicados con una capacidad de carga útil máxima de 2000 kg (4400 lb) para satélites pequeños, que están retirados, operativos o en desarrollo.

Casi todas las agencias espaciales, que yo sepa, comenzaron a lanzar satélites utilizando este tipo de cohetes. Por ejemplo, SpaceX comenzó su viaje con Falcon-1 (un vehículo de lanzamiento de carga pequeña) y no con Falcon Heavy (un vehículo de lanzamiento de carga pesada ). Por supuesto, aprendieron de cada lanzamiento (tanto de los fracasos como del éxito), y utilizando estas lecciones desarrollaron vehículos de lanzamiento de carga media y carga pesada. Hay algunos países nuevos como España, Argentina, etc., que desarrollan vehículos de lanzamiento de elevación pequeña.

No entiendo por qué algunos países con vehículos de lanzamiento de carga mediana y pesada muy confiables comienzan a desarrollar nuevamente vehículos de lanzamiento de carga pequeña. Los ejemplos incluyen la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), que está desarrollando su Vehículo de Lanzamiento de Satélites Pequeños (SSLV) a pesar de que tiene vehículos de lanzamiento de elevación media operativos. Además, algunos países tienen vehículos de lanzamiento de elevación pequeña operativos además de vehículos de lanzamiento de elevación mediana y pesada muy confiables. Esta lista incluye a los Estados Unidos, Rusia y China. Hay algunas empresas privadas como Rocket Lab y Firefly que tienen vehículos de lanzamiento de satélites pequeños en pleno funcionamiento o en desarrollo.

¿Por qué no se han reemplazado completamente los vehículos de lanzamiento de elevación pequeña por los vehículos de lanzamiento de elevación mediana y pesada?

La razón principal mencionada en muchas fuentes es que, al usar vehículos de lanzamiento de elevación pequeña, los satélites pequeños (cubo-sats, nano-sats, etc.) obtienen un viaje de primera clase en lugar de ir a cuestas en vehículos de lanzamiento de elevación mediana o pesada junto con Satélites pesados. Estoy de acuerdo en que a veces estos satélites pequeños son secundarios a los satélites primarios cuando el éxito de la carga útil primaria se ve obstaculizado debido a un pequeño mal funcionamiento en el vehículo de lanzamiento. En una de las misiones CRS, las cargas útiles secundarias quedaron en una órbita más baja de lo previsto debido a un problema en el vehículo de lanzamiento. Estos volvieron a entrar en la atmósfera terrestre unos días después de la inyección en órbita. Sí, en estos casos parece mejor tener vehículos de lanzamiento de pequeña altura. Pero, estoy confundido por la siguiente pregunta.

¿Por qué no utilizar un vehículo de lanzamiento de elevación media para lanzar solo satélites pequeños como carga útil principal?

¿Por qué necesitamos desarrollar un nuevo vehículo de lanzamiento dedicado para satélites pequeños cuando los vehículos de lanzamiento existentes pueden llevarlos a la órbita? De acuerdo con esta respuesta a la pregunta ¿Por qué SpaceX no está creando su propio vehículo de lanzamiento para satélites pequeños? ,

Ya tienen uno. El Falcon 9. A principios de este mes, un solo Falcon 9 puso en órbita 64 satélites pequeños . Fue organizado por una compañía de viajes compartidos, Spaceflight , a precios con los que los vehículos de lanzamiento pequeños tendrían dificultades para competir , a partir de $ 300,000.

Incluso si se basara en el costo, los vehículos de lanzamiento existentes pueden abordarlo fácilmente según el ejemplo anterior. Si todo el sistema es completamente reutilizable como Starship y Super Heavy, entonces los costos se reducen drásticamente e incluso el tiempo de respuesta será mucho más corto. O, en otras palabras, la frecuencia más alta del lanzamiento también se puede manejar fácilmente, con poca o ninguna renovación.

Si diferentes CubeSats requieren diferentes requisitos de órbita, ¿por qué no podemos simplemente agrupar los lanzamientos de CubeSats que tienen los mismos requisitos? O, en otras palabras, en lugar de decir 10 lanzamientos de elevación pequeña a una órbita polar de 400 km, ¿por qué no tener un solo lanzamiento de elevación media a la misma órbita?

Estos vehículos de lanzamiento superpesados ​​no solo pueden lanzar satélites pequeños, sino también satélites muy grandes. ¿Esto no es un bono? Por otro lado, los vehículos de lanzamiento de satélites pequeños solo pueden lanzar satélites pequeños y no grandes.

¿Por qué necesitamos vehículos de lanzamiento dedicados para satélites pequeños? ¿Hay otras variables para jugar aquí? ¿Tienen estos cohetes alguna ventaja sobre los de carga mediana y pesada?

Otra analogía a esto es, ¿estamos usando aviones pequeños como Cessna para viajes aéreos? No. Usamos los más grandes como Boeing 747, etc. El viaje en primera clase en Cessna es mucho más costoso que un viaje en primera clase en un Airbus A380.

Si no te queda claro, házmelo saber en los comentarios. Gracias por leer.

"¿Estamos usando aviones pequeños como Cessna para viajes aéreos? No". Hay cuarenta y tantos mil Cessna 172 en el mundo. ¿Para qué te imaginas exactamente que están siendo utilizados?
@anaximander, quise decir comparativamente. Sé que están siendo utilizados. De hecho, lo hice sobre la base del costo de ejecución. Para transportar digamos 400 pasajeros de A a B, usamos un 747 y no 100 Cessnas. Esta era la base de mi lógica. Además, la forma en que quise decir fue entendida por aquellos que respondieron esta pregunta, y me di cuenta de dónde salió mal mi lógica.
@Intellex, si está pensando en "lanzamientos masivos", la respuesta simple es que no es posible físicamente. El cohete tiene que poner cada objeto individual en esa trayectoria. Ningún "lanzamiento masivo" es conceptualmente posible. ¿Supongo que eso es lo que estás preguntando?
Su pregunta sería como preguntar: "100 personas diferentes quieren ir a {insertar lista de exactamente 100 ciudades diferentes en todo el mundo}. ¿Por qué no usar un solo vehículo?" Simplemente no tiene sentido / es conceptualmente imposible. Los cohetes de lanzamiento solo pueden ir a uno de los 1000 billones de "lugares" en los que los satélites quieren estar.
¡También! Tenga en cuenta que, según su sugerencia, es completamente normal "compartir" un cohete de lanzamiento en el caso excepcionalmente inusual de que algunos elementos vayan al "mismo" o "lugares muy similares".
@Fattie, WRT tu primer comentario: Sí, entendiste :) Hubo un lanzamiento de PSLV en febrero de 2017 que lanzó 104 smallsats como carga útil secundaria. Pensé por qué no sería posible lanzar incluso más satélites pequeños a órbitas similares como carga útil principal. WRT tu segundo comentario: Pensé en combinar los lanzamientos de satélites a la misma órbita o ligeramente similares (misma inclinación, diferente altura), sin muchos lanzamientos de cohetes pequeños. WRT tu tercer comentario: ¡Sí! Lo entendí después de leer las respuestas. Por ejemplo, apilar Starlink es diferente a apilar diferentes satélites pequeños.
@Intellex: ¡eso lo soluciona! bueno
Esta pregunta está basada en opiniones. Quiero decir que el título de la pregunta implica QUE necesitamos tales vehículos. Esto no me queda claro, y el mercado parece comenzar a consolidarse. Vector, una vez muy prometedor, ya está fuera del negocio, y pronto seguirán más. (mi opinión)
@EverydayAstronaut, creo que mi pregunta no se basa en una opinión. Si pudiera enmarcar un título mejor, siéntase libre de editarlo. Sí. Yo también pensé en lo mismo. Si el mercado de lanzamiento de satélites pequeños se desvanece y uno solo tiene un vehículo de lanzamiento de elevación pequeño, entonces se acabó el juego. Pero si hubiera usado un vehículo de lanzamiento mediano o pesado, al menos se salvó, ya que puede poner cargas útiles más pesadas que los lanzadores de satélites pequeños no pueden hacer.
Un factor importante que aún falta: los satélites pequeños se ven sometidos a fuertes restricciones de seguridad cuando comparten el vehículo de lanzamiento, por ejemplo, solo se permiten propulsores de gas frío en lugar de hipergólicos. @EverydayAstronaut No creo que esto se base en opiniones cuando hay muchos artículos sobre este tema ( por ejemplo, esto con 16 citas).
@Christoph, Gracias. Ese es un punto realmente valioso.
@Intellex No entiendo su respuesta a mi comentario. Para enfatizar lo que quiero decir: el título de la pregunta se basa en una opinión porque afirma que está claro QUE tales vehículos son necesarios. No discute el SI, sino el POR QUÉ, aunque el primero no está muy claro en este momento. No editaré el título ya que en el cuerpo de la pregunta cada una de las preguntas separadas también necesita el cambio correspondiente.
@Christoph Gracias por el artículo, el resumen es muy interesante. Sin embargo, no cambia el hecho de que el título de esta pregunta viene con una importante opinión implícita. El documento (acabo de leer su resumen hasta ahora) no aborda la pregunta SI se necesitan tales vehículos, pero brinda una buena descripción general de la situación del mercado.
@EverydayAstronaut, Mi pregunta no implica que necesitemos vehículos de lanzamiento pequeños. Solo estoy preguntando por qué los necesitamos, en lugar de usar vehículos de lanzamiento medianos y pesados, ya que este último tiene el propósito de inyectar satélites grandes y pequeños, mientras que el primero solo puede hacerlo para satélites pequeños. No entendía por qué invertir tanto en SLLV cuando tenía buenos MLLV y HLLV. ¿Entendiste ahora?

Respuestas (4)

¿Por qué no se han reemplazado completamente los vehículos de lanzamiento de elevación pequeña por los vehículos de lanzamiento de elevación mediana y pesada?

Porque los lanzadores pequeños pueden aportar varias cosas:

  1. Un lanzador pequeño es mucho más económico que usar un lanzador grande para lanzar un solo satélite pequeño.

  2. un lanzamiento dedicado, en lugar de tener que compartir un lanzamiento, lo que reduce su elección de órbitas finales

  3. un lanzamiento dedicado también proporciona más flexibilidad de programación

¿Estamos utilizando aviones pequeños como Cessna para viajar en avión? No.

Sí lo somos, todo el tiempo. Utilizamos un Boeing 747 para transportar 400 pasajeros al mismo destino. Cambiamos a un Fokker F-27 cuando tenemos solo 40 pasajeros para ese destino, y a un Cessna cuando tenemos 4 pasajeros.

Incluso si se basara en el costo, los vehículos de lanzamiento existentes pueden abordarlo fácilmente según el ejemplo anterior.

Claro, un lanzamiento compartido puede ser más económico que un lanzamiento dedicado. Pero el costo no es el único parámetro importante. Tu órbita final también es importante.

También agregaría que algunos de los vehículos de lanzamiento más pequeños son ICBM reutilizados, lo que reduce aún más el costo.
¿En qué se basa el primer punto? ("costo mucho menor que el que podría tener un lanzador de carga pesada dedicado") Esta es una declaración muy amplia, que supongo que es incorrecta y que contradice el último párrafo.
"dedicado" -> un lanzador de carga pesada utilizado para proporcionar un lanzamiento para un solo satélite pequeño en lugar de un lanzamiento de viaje compartido
@Hobbes, pequeña corrección: dedicada solo a satélites pequeños, no a un solo satélite pequeño. Los pequeños satélites son los únicos ocupantes del cohete.
Eso no es lo que quise decir.
Pero, ¿podría aclarar por qué usar un lanzador de carga pesada para un solo satélite pequeño (como se mencionó en el comentario anterior)?
Creo que también ayuda tener en cuenta el tamaño. Un F9 está lanzando un autobús escolar. Un cubesat mide aproximadamente 4 pulgadas x 4 pulgadas x 4,5 pulgadas. Incluso acercarse a llenar un F9 con cubesats requeriría una ENORME cantidad de ellos. Es por eso que la compañía que hizo el viaje compartido F9 perdió dinero en el lanzamiento y actualmente no tiene planes para otro. Teóricamente, un F9 lleno de cubesats sería más barato por satélite que cualquier lanzador más pequeño, pero organizar eso es básicamente imposible. Muchos de los lanzamientos de cohetes pequeños siguen siendo lanzamientos de viajes compartidos. PSLV para India e incluso Rocketlabs han tenido varios de ellos.
También se pueden lanzar cohetes más pequeños desde más lugares. Hay pocas instalaciones de lanzamiento pesado en el mundo. (y algunos tienen una programación interesante... JAXA tiene que programar sus lanzamientos con mucha anticipación ya que afecta a los barcos pesqueros en el área)

Aparentemente, alinear muchos satélites pequeños para el lanzamiento de un gran cohete dedicado es como arrear gatos. Los retrasos en cualquiera de los smallsats retrasan el lanzamiento general. De ahí el reciente anuncio de SpaceX de que sus lanzamientos planeados de satélites pequeños dedicados a Falcon 9 se lanzarán según lo programado, independientemente de si todos los satélites están listos.

https://spacenews.com/spacex-says-rideshare-missions-will-launch-on-time-even-if-partly-empty/

¿Los clientes tendrán que pagar si viajan o no?
@jcrm Según un amigo mío que está en el negocio (él trabaja en la ESA en el sitio de lanzamiento de Kourou), todas las agencias usan la misma política: compras un espacio en un lanzador compartido. Si su satélite no aparece a tiempo para la instalación en el lanzador, no obtendrá un reembolso. A veces, puede intercambiar su espacio con otro cliente que estaba programado para el próximo lanzamiento, pero que tiene su propio satélite listo con anticipación.
Eso parece ir en contra de la respuesta, que establece que un retraso en un satélite pequeño retrasa el lanzamiento general @Tonny
@JCRM Depende. Si este satélite es extremadamente importante (por ejemplo, esencial para un enjambre y el resto del enjambre de satélites pequeños también está en el mismo lanzamiento), es posible que se retrase todo el lanzamiento. Pero en la mayoría de los casos, otros clientes también tienen satélites en ese lanzamiento y, por lo general, insisten en el cronograma original. Todo se reduce a la importancia de este satélite retrasado en relación con todos los demás en el lanzamiento. Y en algunos casos, el retraso simplemente no es una opción si otros satélites en ese lanzamiento tienen límites de tiempo restrictivos debido a restricciones de órbita o están vinculados a otros eventos en un horario fijo.
nuevamente @tony, la respuesta dice "Los retrasos en cualquiera de los satélites pequeños retrasan el lanzamiento general", por lo que su anécdota contradice esta respuesta. ¿Quizás su amigo se está refiriendo al viaje compartido con una carga útil principal, en lugar de una carga útil que consiste completamente en viajes compartidos?
@JCRM ¿Realmente no entiendo el problema que parece tener con mis comentarios? Mis comentarios realmente no contradicen lo que dijo Ags1. Sí, el retraso de uno retrasa todo el lanzamiento, si permites que eso suceda. Space-X no lo hace (y la mayoría de las agencias tienen políticas similares en los lanzamientos de viajes compartidos en estos días). En una lancha primaria grande con pequeñas lanchas secundarias, la carga principal normalmente está al frente. En un lanzamiento de solo satélite pequeño, generalmente hay una cantidad mínima de espacios que se deben llenar para que el lanzamiento tenga sentido económico. Si se alcanza ese número, el lanzamiento suele realizarse según lo planeado, incluso si no todos los sats aparecen a tiempo...
@JCRM Continuación... Si desea reprogramar, ingrese al territorio de pastoreo de gatos. Cada parte interesada tendrá otra opinión y está absolutamente convencido de que se debe seguir su preferencia.
Se lanzarán cuando solo el 90 % de todos los satélites estén listos, pero ¿se lanzarán si solo el 20 % de los satélites estén listos?

Una variable que no se menciona aquí es el aumento de ∆V de los propulsores de iones en los satélites. En los lanzamientos de Starling, 60 satélites simplemente despegan y encuentran sus propias órbitas. Cuanto mejor sea la propulsión eléctrica, menos importante será elevarse exactamente a la órbita correcta.

Agregando a otras respuestas, si tiene un lanzador pequeño, puede poner en órbita su propio satélite pequeño sin compartir una gran cantidad de información al respecto con el gran operador de cohetes y/o el público en general.

Para evitar colisiones accidentales de satélites, no debe haber una órbita secreta desconocida para otros operadores. La vigilancia por radar de las órbitas determinaría las órbitas secretas de todos modos.
Las órbitas no son secretas, pero la carga útil puede serlo. Y cuando usas el cohete de otra persona, tienes que revelar mucho.
¿Por qué necesitamos vehículos de lanzamiento dedicados para satélites pequeños?
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