¿Puede un satélite utilizar la estabilización del gradiente de gravedad, la energía solar, la conexión electrodinámica y el momento dinámico del cuadrupolo al mismo tiempo?

Mantener la orientación no suele utilizar propulsor, o tan poco que no es motivo de preocupación. Los magnetotorquers se pueden usar en LEO y las ruedas de reacción en cualquier lugar. Las ruedas de reacción son un punto de falla, a lo largo de los años, pero siguen siendo mucho más simples que el complicado sistema propuesto aquí. Las ruedas de reacción también pueden requerir el uso muy ocasional de propulsor para desaturarlas si están girando constantemente el satélite en la misma dirección, pero el consumo total es bastante pequeño.

Mantener la órbita es un problema mucho más exigente en muchos casos. En LEO, la resistencia atmosférica es un problema. En GEO, la deriva a lo largo de la órbita debido al Sol, la Luna, la protuberancia ecuatorial de la Tierra, etc. es un problema. También son mucho más difíciles de contrarrestar sin gastar propulsor. Los motores iónicos reducen la cantidad de propelente necesario, pero no lo eliminan.

En LEO, las velas solares no te ayudarán, como comentamos en otra pregunta. La resistencia adicional excede el empuje hacia adelante. Pueden ser útiles en GEO. A$100m\times 100 m$vela podría renunciar a$0.1N$de empuje, comparable a un motor de iones NSTAR. El motor de iones pesa unos pocos kg y consume alrededor de 100 kg/año de propulsor y poco más$2kW$de poder. Entonces, una vela bastante más grande que un campo de fútbol, ​​y su estructura de soporte necesitaría una masa de menos de, digamos, 1 tonelada, para tener la oportunidad de vencer al motor de iones durante 10 años.

Las ataduras electrodinámicas bien pueden funcionar en LEO, pero aún no se han probado con éxito. No sirven en GEO, porque no te estás moviendo a través del campo magnético.

Eso deja la idea del momento cuadripolar dinámico. Estoy bastante seguro de que las leyes básicas de conservación te dicen que no puede hacer ninguna diferencia orbitar alrededor de un planeta perfectamente esférico sin otros cuerpos (luna, sol) contribuyendo (por ejemplo, no puedes cambiar tu momento angular). En un escenario real, aunque podría ser posible usarlo para explotar estos efectos gravitacionales secundarios (el bulto de la Tierra, la luna, etc.) para cambiar realmente la órbita.

La complejidad de este sistema radica en tener un brazo largo pero fuerte para manejar las fuerzas y pares solares y también en la capacidad de mover las paletas solares hacia arriba y hacia abajo. Es probable que todo el sistema sea pesado. Un poste de 0,5 km que no solo se flexiona es una gran carga útil.

El costo y la confiabilidad son una compensación: hasta que dicho sistema se pruebe en vuelo, será costoso y de confiabilidad desconocida.

Puede encontrar el artículo COMPARACIÓN DE RENDIMIENTO DEL CONTROL DE ACTITUD DE LA VELA SOLAR de interés:

Una segunda configuración de control de actitud utiliza la masa en una pluma con cardán para alterar la ubicación del centro de masa en relación con el toque de balanceo y cabeceo que produce el centro de presión junto con un par de paletas de control articuladas para el control de guiñada.

Concluyen que, al menos en simulaciones, funciona bien.