Sistemas bipropulsores RCS: ¿Van de la mano con el acoplamiento? ¿O con un vuelo espacial tripulado?

En una discusión reciente, pregunté sobre el uso de cierto sistema bipropulsor para propulsores RCS (en realidad estaba pensando en él como combustible para un jetpack MMU o el "scooter" comúnmente imaginado en la ciencia ficción, o para pequeños drones orbitales). Alguien comentó que los propulsores RCS son casi siempre monopropulsores, a veces motores iónicos y, en general, extremadamente pequeños.

Esto inmediatamente me sonó mal, así que lo busqué y resultó que el propulsor R-4D, que se usa para el RCS principal en el Apollo CSM y LM, el transbordador espacial y la cápsula Orion, es un bipropulsor. (hipergol) motor. Lo mismo ocurre con los propulsores 100N más pequeños utilizados en el carguero logístico japonés ISS (olviden el nombre) y los propulsores Draco utilizados en el dragón SpaceX. (No pude averiguar qué combustible usan Soyuz y Progress).

Lo que estos tienen en común es: - Están clasificados por hombres o "cuasi-clasificados por hombres" (es decir, se acoplan a una estación espacial habitada). - Se acoplan (o, al menos, vuelan dentro del alcance para ser agarrados por un brazo robótico) - Son bastante grandes y pesados, y una fracción significativa de carga útil de masa/volumen es un factor fundamental de su diseño.

¿Esta discrepancia indica una distinción entre un RCS de "navegación" y de "acoplamiento"? ¿Se trata más del rendimiento? ¿O la calificación del hombre moderno?

¿Has considerado que el comentario que recibiste fue simplemente, ya sabes, incorrecto ? Además, el tamaño es relativo. Los propulsores RCS son relativamente pequeños, no llamaría exactamente "grandes" a los del Apollo CSM. Quiero decir, incluso la entrada de wikipedia para el R-4D comienza con "El R-4D es un pequeño ...".
@Polygnome el comentario no fue técnicamente incorrecto. Después de todo, hay muchos más satélites con propulsores RCS monopropulsores que misiones Apolo o Transbordador. Simplemente inútil, en contexto.
@StarfishPrime No estar técnicamente equivocado no hace que el comentario sea correcto en contexto .
@Polygnome, ¿está diciendo que la mayoría de los propulsores RCS no son monopropulsores?
@StarfishPrime No, estoy diciendo que la cantidad de satélites no tripulados no es el factor importante cuando se habla de vuelos espaciales tripulados.
@Polygnome pero el comentario original no estaba en ese contexto, por lo que no estaba mal. Esto no es, ya sabes, ciencia espacial.
Soyuz y Progress también son hipergoles bipropulsados. Aunque no entiendo tu pregunta. ¿Qué discrepancia?
Los propulsores Apollo CSM RCS son grandes como propulsores de control de actitud, porque la pila CSM/LM es bastante masiva. Dicho esto, Aerojet fabrica propulsores biprop RCS similares al R-4D en una variedad de tamaños.
Otra reflexión sobre el nivel de empuje: hay algunos motores monopropulsores de un orden de magnitud superior al R4D (490N IIRC), pero la mayoría de uso típico en satélites son más pequeños, 0,1 - 10N. Quizás sea esa última asociación la que provocó el comentario descrito en el OP.
Soyuz usa UDMH+N2O4 tanto para rcs como para su motor principal. El módulo de descenso utiliza peróxido de hidrógeno para rcs durante el reingreso.

Respuestas (1)

Voy a interpretar tu pregunta como:

"¿Qué factores impulsan la elección entre los sistemas de propulsores bipropulsores y monopropulsores para los sistemas de maniobra de naves espaciales?"

Si eso está mal, avise en un comentario y lo eliminaré.

Esta respuesta es un resumen del documento Evaluación del rendimiento de los sistemas de propulsión de naves espaciales en relación con los requisitos de impulso de la misión

Un factor importante en este espacio comercial es el impulso específico del sistema (I ssp ) definido como el impulso total entregado por el sistema de propulsión dividido por la masa del sistema de propulsión.

Para sistemas de propulsión química -

  • Para I ssp pequeños (<1000), la elección probable es un sistema de propulsor de gas frío .
  • Para valores medios de I ssp (1000 -2000), la elección probable es un sistema monopropulsor .
  • Para valores altos de I ssp (2000+), la elección más probable es un sistema bipropulsor .

Un gráfico muy útil del documento muestra el delta-v requerido frente a la fracción de masa del sistema propulsor en relación con la nave espacial.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El documento dice en referencia a este gráfico (estoy resumiendo y parafraseando)

  • para delta-v < 150 m/s, elija un sistema de gas frío
  • para delta-v 150 m/s < x < 650 m/s, elija un sistema monopropelente
  • para delta-v > 650 m/s, considere propulsión bipropelente, resistojet y eléctrica

Si tiene interés en el tema, le sugiero que lea el documento; es bastante accesible y brinda ejemplos de naves espaciales del mundo real para diferentes I ssp y explica cómo se calcula para los diferentes tipos de sistemas.

Además, además de los factores discutidos en el documento, los factores del mundo real entran en juego para los sistemas reales: ¿Qué motores se fabrican actualmente y cuánto cuestan?; Dificultades en el manejo de los diversos propulsores, etc. etc.

Los propulsores de gas caliente proporcionan un posible intermedio entre los propulsores de gas frío y de gas caliente, y dado que la patente expiró hoy , tal vez podría haber más interés en esa tecnología.
¿Cuál es la línea "PACTO" en esa parcela?
@RussellBorogove aparentemente es un "propulsor catalítico de potencia aumentada", y es una especie de resistojet alimentado con hidracina. Los detalles parecen extrañamente delgados en el suelo.
@StarfishPrime Ooooh, Isp moderado, TWR deficiente y requisitos de alta potencia. ¿Quién no querría algo de eso?
@RussellBorogove aha, lo encontré ... página 57 del boletín 66 de la ESA, mayo de 1991 (etiquetado como página 55 en el documento). Parece ser un propulsor monopropulsor de hidracina con un dispositivo de poscombustión eléctrico. Sospecho que puede haber identificado por qué no escuchamos mucho al respecto en estos días.
Creo que ha encontrado un hogar en dos circunstancias: a) hace un tiempo en los satélites de comunicaciones antes de que los sistemas bipropulsores se generalizaran y b) en diseños más recientes, probablemente debido a una compensación general de costo/rendimiento, donde se vio como más ventajoso disponer de un sistema monopropulsor para otras funciones como el control de actitud.
@RussellBorogove ¡no olvide la ventaja adicional del propulsor venenoso!
Sistemas bipropulsores RCS: ¿Van de la mano con el acoplamiento? ¿O con un vuelo espacial tripulado?
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