¿Qué implica la planificación y ejecución del despliegue de grupos de satélites LEO?

Fui uno de los muchos que vieron la emocionante misión OrbComm-2 de SpaceX ( Falcon-9 Flight 20 , 22 de diciembre de 2015), y además del primer aterrizaje exitoso de una primera etapa después de una misión orbital, el despliegue de los once satélites OrbComm fue un gran imágenes. Al observar la Luna (casi llena), incluso puede ver la segunda etapa realizar maniobras de balanceo entre cada despliegue sucesivo.

Puede ver esto en los 'trailers promocionales' de SpaceX, por ejemplo. De hecho, es esta imagen específica la que me llevó a SXSE (Space Exploration Stackexchange) hace un año, como lo demuestra mi primera andanada de preguntas aquí. Como aún no había oído hablar de los TLE, estaba "raspando" sitios web para obtener las posiciones de los satélites y poder verlos separarse. La primera imagen (abajo) es de mi primera pregunta sobre SXSE y la segunda es de una de mis preguntas más recientes .

Así que, aunque he aprendido mucho sobre los satélites y la exploración espacial en cientos de pequeñas piezas, me gustaría ver cómo encajan varias de las piezas.

Pregunta: ¿Qué implica la planificación y ejecución del despliegue de grupos de satélites LEO ?

Creo que una buena respuesta podría incluir al menos un esquema superficial (por ejemplo, 2-3 oraciones como máximo) de cosas como:

  • Altitud orbital y circularización de la segunda etapa
  • ajuste de actitud antes de cada lanzamiento de satélite (sin bate de béisbol )
  • la "patada" - liberación mecánica de los satélites individuales
  • propulsión satelital posterior - motores y/o propulsores en cada
  • primeros TLE disponibles que confirman (para nosotros) la implementación exitosa
  • el plan para que migren a sus ubicaciones finales (usando propulsores mínimos en algunos casos)

EDITAR: Por "esquema superficial" de un elemento me refiero a nombrarlo, describir qué es y por qué es importante de una manera muy básica. No estoy buscando una descripción técnica de ningún artículo en profundidad. En cambio, solo busca una vista básica de la amplitud de la tarea.

Las constelaciones relevantes recientes incluyen

  1. Orbcomm-2 (Orbcomm/SpaceX) que he mencionado. cf. esta pregunta
  2. CYGNSS (NASA/Orbital ATK) Sin propulsión hasta la configuración final. cf. esta pregunta
  3. Iridium-1 (Iridium/SpaceX) cf. esta pregunta

Cada una de esas preguntas incluye algunos enlaces a las misiones e imágenes del apilamiento de los satélites.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: Gráfico 3D de los once satélites OrbComm volando en formación interpolados a un solo punto en el tiempo (14:00:00 UTC 24-DIC-2015) de mi primera pregunta aquí . Las unidades son kilómetros, los ejes son aproximadamente inerciales centrados en la Tierra (ECI), el origen es la posición promedio del grupo y los segmentos de línea cortos detrás de cada punto representan los 5 segundos anteriores de movimiento.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: despliegue de SpaceX del GIF de los satélites OrbComm-2 realizado a partir de capturas de pantalla recortadas de la transmisión técnica de SpaceX . La Luna casi llena es el objeto circular blanco en el extremo inferior izquierdo.

Esta es una pregunta bien investigada sobre temas interesantes y no triviales, pero también es increíblemente amplia. Es multidisciplinario y es probable que resulte en una respuesta de depende. Fácilmente podría ser el tema de un curso de posgrado en ingeniería aeroespacial.
@AdamWuerl, eche un vistazo a la EDICIÓN: creo que 2-3 oraciones en quizás 8-10 elementos están dentro de lo razonable. La gente ciertamente escribe respuestas más largas que eso en preguntas sin recompensa. Estoy seguro de que al menos un tercio de todas las preguntas que he hecho aquí podrían convertirse en un curso de nivel de posgrado si lo desea, pero eso no significa que no puedan responderse aquí de una manera útil e informativa. . Ya dediqué el bono, y la pregunta ha estado rondando durante cuatro meses, veamos si podemos hacer que esto funcione.
Triplicaré la bonificación por una respuesta que uhoh apruebe. Dado que las principales empresas espaciales prometen multiplicar el número de satélites mediante alguna de estas técnicas, creo que es importante comprender cómo se supone que debe hacerse.
@LocalFluff Está bien, en ese caso, escribiré una respuesta yo mismo de nadie más que intensifique :)

Respuestas (1)

Diseñé el plan para el despliegue de ORBCOMM Gen 2 mientras era el líder de diseño de sistemas para la nave espacial. Mirando hacia atrás en nuestros planes y análisis, el primer paso fue seleccionar un esquema que cumpliera con los requisitos del cliente para minimizar primero la posibilidad de volver a contactar entre la nave espacial (y también el LV) en órbitas posteriores, así como permitir que los vehículos se muevan a la posición final. incluso posiciones dispersas alrededor de la órbita dentro de los 120 días requeridos. Para minimizar el recontacto, seleccioné vectores de separación que en su mayoría estaban alineados con la dirección de la velocidad y la antivelocidad, pero que también producirían ligeras variaciones en la inclinación. Las fuerzas de resorte se seleccionaron para proporcionar fases dentro del marco de tiempo de 120 días y variaron para garantizar que cada par tenga la máxima "distancia de falla" una órbita más tarde. Finalmente, Los ingenieros de dinámica analizan las tolerancias en las alineaciones, la fuerza del resorte y la sincronización para garantizar que la alerta con este plan mantenga la tasa de caída dentro de lo que el sistema ACS puede anular en la cantidad de tiempo que tenemos con nuestras baterías antes de implementar los paneles solares. Este plan permite una fase inicial durante toda la primavera y nos da más de un mes para revisar los satélites y poner en marcha y probar el sistema de propulsión antes de que tenga que usarse para detener las tasas de deriva y bloquear la nave espacial en sus posiciones de fase finales. El sistema de propulsión OG2 es un solo propulsor de hidracina, por lo que el sistema ACS se usa para apuntarlo en la dirección necesaria. Falcon 9 proporcionó confirmación de despliegue sobre la orientación y el tiempo casi en tiempo real y la oficina de seguimiento de la Fuerza Aérea proporcionó TLE inicial

Estaré encantado de responder cualquier otra pregunta sobre el proceso si está interesado.
En CYGNSS, yo era el líder de los sistemas de energía y estaba presente para las operaciones iniciales en órbita, por lo que tuve cierta exposición al proceso que usaban (que era similar), pero en ese proyecto no había un sistema de propulsión, solo ajustamos la actitud de vuelo de los vehículos. para modificar los perfiles de arrastre del vehículo. En este caso, tuvimos una serie de anomalías de actitud inicial que debieron resolverse la primera semana de operaciones, lo que provocó una gran cantidad de arrastre variable no planificado, por lo que terminamos tomando la nave espacial que había terminado rezagada. y maximizando su arrastre primero para que se mueva hacia la fase correcta. Una vez que su separación de su vecino fue correcta, se maximizó el arrastre del vecino para que comenzara a pasar de la siguiente nave espacial en la línea, y así sucesivamente.

¡Gracias por encontrar mi pregunta y tomarte el tiempo de escribir una respuesta tan excelente! Definitivamente habrá más preguntas. ¡Esos despliegues fueron muy divertidos de ver!
Acabo de encontrar su respuesta nuevamente y la vinculé aquí . Parece que todavía no he hecho ninguna pregunta de seguimiento, trabajaré en eso ahora. ¡Gracias de nuevo!
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