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Comment fonctionne l'industrie spatiale et pourquoi le nouveau projet SpaceX n'a ​​jamais fait sensation

Malgré toute la charge de travail, je n'ai pas pu m'empêcher de répondre à cette nouvelle. Pourquoi? - C'est fou. Mais parlons de tout dans l'ordre.

En quoi consiste l'industrie spatiale:

  1. C'est le développement des satellites eux-mêmes
  2. Ceci est un complexe au sol
  3. Ce sont des lancements - qui combinent les deux premiers points

Satellite


Commençons donc par le satellite. Le satellite prévu a une masse de 386 kg. c'est-à-dire Il appartient à la classe des petits appareils. Qu'est-ce que cela signifie? - Beaucoup.

Quels problèmes l'ingénieur aura-t-il s'il veut réaliser un satellite?

1. Bilan énergétique.
2. Résistance aux radiations.

Le rayonnement


Et avant d'y penser, quand j'ai vu la plage d'altitude de 1100-1300 km, c'est précisément la résistance aux radiations.

Ceintures de rayonnement

Voici une illustration honnêtement tirée de Wikipedia de la ceinture de rayonnement de la Terre (ou de la ceinture de Van Allen). Il montre clairement que sa partie intérieure commence par 1000 km.

Et qu'est-ce qui est si terrible? Le fait est que c'est dans ces zones que s'accumulent de nombreuses particules de haute énergie. Et dans ces orbites, l'appareil subit l'effet de rayonnement maximal. Oui, de telle sorte que personne ne démarre cette gamme de hauteurs. Et sur les satellites qui traversent encore ces hauteurs (Hubble, par exemple), éteignez tous les équipements pendant qu'ils passent cette ceinture.

Quels autres problèmes pose le rayonnement? - Il s'agit de la dégradation accélérée des cellules solaires et des batteries chimiques.

Comparons maintenant cela avec des microsatellites opérant sur des orbites de 500 km, où le niveau de rayonnement est inférieur d'un ordre de grandeur. Leur durée de vie typique est de 5 à 7 ans. C'est-à-dire Pour atteindre l'espérance de vie déclarée, les ingénieurs doivent gérer activement les radiations. Et nous avons peu de choix:

  1. Mettez des écrans absorbants.
  2. Duplication de toute l'électronique
  3. Réserve de marche 10x pour les panneaux solaires et les batteries chimiques.

Dans tous les cas, cela entraîne une augmentation de masse et 400 kg ne seront jamais là.

Bilan énergétique


Un peu plus haut, j'ai parlé des panneaux solaires et des batteries chimiques - c'est un problème d'approvisionnement en énergie. Parlons un peu.

Le satellite est en orbite basse. Une antenne ne peut pas être pointée sur elle, ce qui signifie que le diagramme de rayonnement est au moins un hémisphère. Sur les satellites existants, la bande passante de ces antennes est de 10 kbit / s . Pourquoi? - Énergétiquement, l'émetteur ne fournit pas un rapport signal / bruit à des distances de 500 km pour une transmission plus rapide. C'est-à-dire afin d'assurer la vitesse, au moins 1 Mbit / s, il est nécessaire d'augmenter la puissance de l'émetteur de ~ 100 fois.

Mais dans le bilan énergétique, il y a une deuxième composante - la perte de chaleur. Il n'y a pas d'air dans l'espace et la convection ne fonctionne pas. Toute décharge se produit grâce au rayonnement. Habituellement, cela se fait de cette façon: toute la chaleur dégagée est «déversée» sur un énorme radiateur, qui est réglé de manière à ne pas être exposé au soleil.

Et ici, le plaisir commence pour moi.

Orbite


Laissez-moi vous expliquer d'abord. Le mouvement du satellite obéit aux lois de Kepler: la trajectoire est décrite par une ellipse, et le centre de masse de la Terre est situé dans l'une des astuces. Par conséquent, en mécanique céleste, le mouvement d'un satellite est décrit comme suit:

Éléments Kepler

Cette ellipse conserverait sa position dans le cas idéal. Mais en réalité il change, son orbite évolue. Le rythme de cette évolution change avec l'inclinaison et l'excentricité (une mesure de l'écart par rapport au cercle).

Le troisième point: si les satellites sont dispersés sur une orbite, mais en différents points, alors les satellites évolueront chacun à leur manière (la raison en est le champ gravitationnel de la Terre). En conséquence, la distance mutuelle entre eux changera constamment. Cela limite le nombre maximum sur une orbite.

Dans l'ensemble, cela signifie que pour chaque groupe de satellites, la direction du Soleil et sa gamme de changements sont différentes. Cela signifie que vous devez recalculer la disposition des satellites.

C'est-à-dire réduire les coûts, grâce à la production de convoyeurs ne fonctionnera pas. Mais en fait, tout est bien pire. En raison du réarrangement, les conditions dans lesquelles les appareils fonctionneront changeront constamment. Ce qui est mauvais ici, pourquoi je le dirai dans la section suivante.

Complexe au sol


Mais avant de répondre à la question posée à la fin de la section précédente, je dois encore en donner quelques préliminaires.

Supposons que nous ayons résolu tous les problèmes du satellite. Mais ils doivent être gérés d'une manière ou d'une autre. Donc, par complexe terrestre dans l'industrie spatiale, je veux dire cette partie de l'infrastructure qui est responsable de la gestion du satellite.

Que signifie gérer en pratique? «Cela signifie traiter un tableau de données de télémétrie provenant de nombreux capteurs à bord.» Pour mesurer l'ampleur de la catastrophe: 3 engins spatiaux légers génèrent 100 Go de télémétrie en moins d'un mois.

Et après le traitement, transférez correctement l'appareil à l'état souhaité.

Multipliez maintenant par plus de 4000 appareils avec un zoo d'agencements et de capteurs, ainsi qu'avec une liste individuelle de problèmes.

Il est évident que même avec toute l'automatisation possible, le MCC de l'ensemble du système ressemblera au centre de données d'un thread Yandex. Avec toutes les conséquences.

Mais le mot clé est «une automatisation possible»: il n'existe aucun système de ce type pour au moins 50 satellites. Et il est prévu de déployer le système à partir de 800. Au

total, sans considérer le troisième point - le lancement (j'espère encore écrire à ce sujet séparément), on peut déjà dire que les paramètres satellites déclarés ne seront pas atteints, et les changements dans l'infrastructure au sol sont tout simplement titanesques, dont les coûts sont impossibles prédire maintenant.

Source: https://habr.com/ru/post/fr399201/

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