Cómo funciona la industria espacial y por qué el nuevo proyecto SpaceX nunca ha sido una sensación
A pesar de toda la carga de trabajo, no pude evitar responder a esta noticia. Por qué Esto es una locura. Pero hablemos de todo en orden.En qué consiste la industria espacial:- Este es el desarrollo de los satélites.
- Este es un complejo de tierra
- Estos son lanzamientos, que combinan los dos primeros puntos.
Satélite
Entonces, comencemos con el satélite. El satélite planeado tiene una masa de 386 kg. es decir Pertenece a la clase de dispositivos pequeños. ¿Qué significa esto? - mucho.¿Qué problemas tendrá el ingeniero si quiere hacer un satélite?1. Balance energético.2. Resistencia a la radiación.La radiación
Y antes de pensarlo, cuando vi el rango de altitud de 1100-1300 km, esta es precisamente la resistencia a la radiación.
Aquí hay una ilustración tomada honestamente de Wikipedia del cinturón de radiación de la Tierra (o el cinturón de Van Allen). Muestra claramente que su parte interior comienza con 1000 km.¿Y qué es tan terrible? El hecho es que es en estas zonas donde se acumulan muchas partículas de alta energía. Y en estas órbitas, el dispositivo experimenta el máximo efecto de radiación. Sí, de modo que nadie inicie ese rango de alturas. Y en los satélites que todavía cruzan estas alturas (Hubble, por ejemplo), apague todo el equipo mientras pasan este cinturón.¿Qué otros problemas plantea la radiación? - Esta es la degradación acelerada de las células solares y las baterías químicas.Ahora comparemos esto con los microsatélites que operan en órbitas de 500 km, donde el nivel de radiación es un orden de magnitud más bajo. Su vida útil típica es de 5-7 años. Es decir Para alcanzar la esperanza de vida declarada, los ingenieros deben lidiar activamente con la radiación. Y tenemos pocas opciones:- Poner pantallas absorbentes.
- Duplicación de toda la electrónica.
- Reserva de energía 10x en paneles solares y baterías químicas.
En cualquier caso, esto implica un aumento de masa y 400 kg nunca estarán allí.Balance energético
Un poco más alto hablé sobre paneles solares y baterías químicas: este es un problema de suministro de energía. Hablemos un poquito.El satélite está en órbita baja. No se puede apuntar con una antena, lo que significa que el patrón de radiación es al menos un hemisferio. En los satélites existentes, el ancho de banda de tales antenas es de 10 kbit / s . Por qué - Energéticamente, el transmisor no proporciona una relación señal / ruido a distancias de 500 km para una transmisión más rápida. Es decir Para garantizar la velocidad, al menos 1 Mbit / s es necesario aumentar la potencia del transmisor en ~ 100 veces.Pero en el balance de energía hay un segundo componente: la pérdida de calor. No hay aire en el espacio y la convección no funciona. Toda descarga ocurre gracias a la radiación. Por lo general, esto se hace de esta manera: todo el calor liberado se "vierte" en un radiador enorme, que se configura para que no quede expuesto al sol.Y aquí comienza la diversión para mí.Orbita
Déjame explicarte primero. El movimiento del satélite obedece las leyes de Kepler: la trayectoria se describe mediante una elipse, y el centro de masa de la Tierra se encuentra en uno de los trucos. Por lo tanto, en la mecánica celeste, el movimiento de un satélite se describe de la siguiente manera:
esta elipse mantendría su posición en el caso ideal. Pero en realidad está cambiando, su órbita está evolucionando. El ritmo de esta evolución cambia con la inclinación y la excentricidad (una medida de desviación del círculo).El tercer punto: si los satélites están dispersos en una órbita, pero en diferentes puntos, los satélites evolucionarán a su manera (la razón es el campo gravitacional de la Tierra). Como resultado, la distancia mutua entre ellos cambiará constantemente. Esto limita el número máximo dentro de una órbita.En conjunto, esto significa que para cada grupo de satélites la dirección hacia el Sol y su rango de cambios es diferente. Esto significa que debe volver a calcular el diseño del satélite.Es decir reducir costos, gracias a la producción del transportador no funcionará. Pero, de hecho, todo es mucho peor. Debido a la reorganización, las condiciones bajo las cuales operarán los dispositivos cambiarán constantemente. Lo que es malo aquí, por qué lo contaré en la próxima sección.Complejo de tierra
Pero antes de responder la pregunta planteada al final de la sección anterior, nuevamente tengo que dar algunas preliminares.Supongamos que solucionamos todos los problemas con el satélite. Pero necesitan ser manejados de alguna manera. Entonces, por complejo terrestre en la industria espacial me refiero a esa parte de la infraestructura que es responsable de administrar el satélite.¿Qué significa gestionar en la práctica? "Esto significa procesar una serie de datos de telemetría de numerosos sensores a bordo". Para medir la escala del desastre: 3 naves espaciales ligeras generan 100 GB de telemetría en menos de un mes.Y después del procesamiento, transfiera correctamente el dispositivo al estado deseado.Ahora multiplique por más de 4000 dispositivos con un zoológico de diseños y sensores, y también con una lista individual de problemas.Es obvio que incluso con toda la automatización posible, el MCC de todo el sistema se verá como el centro de datos de algún hilo Yandex. Con todas las consecuencias.Pero la palabra clave es "posible automatización": no existe tal sistema para al menos 50 satélites. Y está previsto implementar el sistema a partir de 800. Entotal, sin considerar el tercer punto: el lanzamiento (todavía espero escribir sobre él por separado), ya podemos decir que los parámetros de satélite declarados no se lograrán, y los cambios en la infraestructura terrestre son simplemente titánicos, cuyos costos son imposibles. para predecir ahora. Source: https://habr.com/ru/post/es399201/
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