¿Qué tan rápido degradan los paneles solares los cinturones de radiación de Van Allen?

Esta respuesta aborda la degradación genérica de los paneles solares que pasan a través de los cinturones de Van Allen, en lugar de los que se dirigen específicamente a la luna.

Es un tema que ha despertado mucho interés en los últimos años ya que Boeing, fabricante de satélites de comunicaciones comerciales, anunció el lanzamiento de dos satélites diseñados para ser desplegados en GTO y transferidos a GEO con propulsión eléctrica. Ellos (Eutelsat 115 West B y ABS 3A) se lanzaron en 2015 y ahora están en la estación.

Antes de esto, solo tengo conocimiento de que otros dos satélites hayan realizado dicha transferencia con propulsores que no estaban destinados a esa parte de la misión. Uno era Artemis y el otro era AEHF-1, y esto se debió en ambos casos a fallas anteriores que de otro modo habrían impedido el despliegue en GEO. Creo que todos los demás satélites hasta la fecha que emplean propulsores de iones o propulsores de efecto Hall lo han hecho siendo su uso principal para el mantenimiento de la estación una vez entregados a GEO y no han pasado mucho tiempo en tránsito.

Creo que este documento reciente es relevante: Preocupaciones sobre el clima espacial para los satélites de propulsión totalmente eléctricos de la Ref 1.

He extraído la siguiente figura de él:

[NB "EOR" se refiere a "Elevación de órbita eléctrica"]

Los satélites están diseñados con protección frente a especificaciones que, a su vez, dependen de una buena imagen del entorno. Los paneles solares pueden, hasta cierto punto, protegerse con cubreobjetos más gruesos, por lo que la parte de 6,7 años del título no se aplica a los paneles solares , excepto para mostrar el concepto. Creo que las sondas de Van Allen, mencionadas en la respuesta de PearsonArtPhoto, habrán incluido concesiones para las incertidumbres en el mismo fenómeno que están allí para medir. En el caso de los satélites de comunicaciones geoestacionarios, que normalmente consumen relativamente mucha energía en comparación con los satélites científicos, el efecto de juzgar erróneamente las incertidumbres se sentiría más adelante en la misión a medida que disminuyera la energía disponible.

Por último, refiriéndose a una parte del artículo del Dr. Geoffrey Landis mencionado en la pregunta:

Señaló la baja velocidad utilizada por esta forma de propulsión para transitar por los cinturones de radiación de Van Allen y dijo que para HSF, uno debe atravesar los cinturones mucho más rápido. Dijo que se necesitaba la propulsión nuclear, mencionó el factor miedo que varios tienen pero que debemos desarrollarlo e implementarlo.

Su solución puede ser consistente con algunos escenarios de misiones lunares, aunque no se da suficiente contexto para concluir que es "necesario".

Ref 1. Horne, RB y D. Pitchford (2015), Preocupaciones sobre el clima espacial para los satélites de propulsión completamente eléctricos, Clima espacial, 13 , 430 – 433, doi:10.1002/2015SW001198

Resulta que IEEE Xplore Nuclear Science publicó un artículo sobre el tema de la degradación de las células solares en los cinturones de Van Allen. Si bien no puedo leer el documento, menciona que las células solares NP (las más comunes) son las que son susceptibles a cualquier daño al estar en esta región en abstracto. Este artículo se publicó en 1963. En cualquier caso, la parte más dañina del cinturón es el cinturón interior, que oscila entre las 600 y las 3700 millas, en el que, correctamente, un satélite que pasara de la órbita LEO a la Luna pasaría un tiempo considerable.

De hecho, hay naves espaciales que vuelan en esta región. El perfil más alto son las sondas Van Allen , que estaban destinadas a estudiar la región. En realidad, no puedo encontrar nada acerca de que los paneles solares sean una preocupación.

Mi opinión es que esto degradaría la vida útil general de los paneles, pero no afectaría significativamente la capacidad. Es posible al menos 2 años de operación en la peor parte de los cinturones de Van Allen, y creo que esto funcionaría durante un período de tiempo, ya que solo una parte relativamente pequeña de la misión estaría en los cinturones. ¿Una sola misión de carga? Bueno, ha habido muchas misiones que han pasado por el cinturón usando impulsores iónicos, no creo que eso sea una preocupación importante.