Geekly articles weekly

Bagaimana industri antariksa bekerja dan mengapa proyek SpaceX baru tidak pernah menjadi sensasi

Terlepas dari semua beban kerja, saya tidak bisa tidak menanggapi berita ini . Mengapa - Ini gila. Tapi mari kita bicara tentang semuanya secara berurutan.

Terdiri dari industri ruang angkasa:

  1. Ini adalah pengembangan dari satelit itu sendiri
  2. Ini adalah kompleks tanah
  3. Ini adalah peluncuran - yang menggabungkan dua poin pertama

Satelit


Jadi mari kita mulai dengan satelit. Satelit yang direncanakan memiliki massa 386 kg. yaitu Itu milik kelas perangkat kecil. Apa artinya ini? - Banyak.

Apa masalah yang akan dihadapi insinyur jika dia ingin membuat satelit?

1. Keseimbangan energi.
2. Resistensi radiasi.

Radiasi


Dan sebelum saya memikirkannya, ketika saya melihat kisaran ketinggian 1100-1300 km, inilah tepatnya ketahanan radiasi.

Sabuk radiasi

Berikut ini adalah ilustrasi Wikipedia yang diambil dari sabuk radiasi Bumi (atau sabuk Van Allen). Itu jelas menunjukkan bahwa bagian dalamnya dimulai dengan 1000 km.

Dan apa yang mengerikan? Faktanya adalah bahwa di zona inilah banyak partikel berenergi tinggi menumpuk. Dan dalam orbit ini, perangkat mengalami efek radiasi maksimum. Ya, sehingga tidak ada yang memulai rentang ketinggian itu. Dan pada satelit yang masih melintasi ketinggian ini (Hubble, misalnya), matikan semua peralatan saat mereka melewati sabuk ini.

Apa masalah lain yang ditimbulkan oleh radiasi? - Ini adalah degradasi sel surya dan baterai kimia yang dipercepat.

Sekarang mari kita bandingkan ini dengan microsatellites yang beroperasi di orbit 500 km, di mana tingkat radiasi adalah urutan besarnya lebih rendah. Umur khas mereka adalah 5-7 tahun. Yaitu Untuk mencapai harapan hidup yang dinyatakan, para insinyur perlu secara aktif menangani radiasi. Dan kita punya banyak pilihan:

  1. Pasang layar menyerap.
  2. Duplikasi semua elektronik
  3. Cadangan daya 10x di panel surya dan baterai kimia.

Bagaimanapun, ini memerlukan peningkatan massa dan 400 kg tidak akan pernah ada.

Keseimbangan energi


Sedikit lebih tinggi saya berbicara tentang panel surya dan baterai kimia - ini adalah masalah pasokan energi. Mari kita bicara sedikit.

Satelit berada di orbit rendah. Antena tidak dapat diarahkan padanya, yang berarti bahwa pola radiasi setidaknya merupakan belahan bumi. Pada satelit yang ada, bandwidth antena tersebut adalah 10 kbit / s . Mengapa - Secara energetik, pemancar tidak memberikan rasio sinyal-ke-noise pada jarak 500 km untuk transmisi yang lebih cepat. Yaitu untuk memastikan kecepatan, setidaknya 1 Mbit / s perlu untuk meningkatkan daya pemancar ~ 100 kali.

Tetapi dalam keseimbangan energi ada komponen kedua - kehilangan panas. Tidak ada udara di ruang angkasa dan konveksi tidak berfungsi. Semua pelepasan terjadi berkat radiasi. Biasanya ini dilakukan dengan cara ini: semua panas yang dilepaskan "dibuang" ke satu radiator besar, yang diatur agar tidak terkena sinar matahari.

Dan di sini kesenangan dimulai untuk saya.

Orbit


Biarkan saya jelaskan dulu. Gerakan satelit mematuhi hukum Kepler: lintasan dijelaskan oleh elips, dan pusat massa Bumi terletak di salah satu trik. Oleh karena itu, dalam mekanika selestial, gerakan satelit dijelaskan sebagai berikut:

Elemen kepler

Elips ini akan mempertahankan posisinya dalam kasus ideal. Namun pada kenyataannya ia berubah, orbitnya berevolusi. Laju evolusi ini berubah dengan kecenderungan dan eksentrisitas (ukuran penyimpangan dari lingkaran).

Poin ketiga: jika satelit tersebar dalam satu orbit, tetapi pada titik yang berbeda, maka satelit akan berevolusi masing-masing dengan caranya sendiri (alasannya adalah medan gravitasi Bumi). Akibatnya, jarak timbal balik di antara mereka akan terus berubah. Ini membatasi jumlah maksimum dalam satu orbit.

Secara keseluruhan, ini berarti bahwa untuk setiap kelompok satelit arah ke Matahari dan rentang perubahannya berbeda. Ini berarti Anda harus menghitung ulang tata letak satelit.

Yaitu mengurangi biaya, berkat produksi conveyor tidak akan berfungsi. Namun kenyataannya, semuanya jauh lebih buruk. Karena penataan ulang, kondisi di mana perangkat akan beroperasi akan terus berubah. Apa yang buruk di sini, mengapa saya akan memberi tahu di bagian selanjutnya.

Kompleks tanah


Tetapi sebelum menjawab pertanyaan yang diajukan di akhir bagian sebelumnya, saya sekali lagi harus memberikan beberapa pertanyaan pendahuluan.

Misalkan kita menyelesaikan semua masalah dengan satelit. Tetapi mereka perlu dikelola entah bagaimana. Jadi, dengan kompleks tanah di industri luar angkasa yang saya maksud adalah bagian dari infrastruktur yang bertanggung jawab untuk mengelola satelit.

Apa artinya mengelola dalam praktik? "Ini berarti memproses berbagai data telemetri dari berbagai sensor di papan." Untuk mengukur skala bencana: 3 pesawat ruang angkasa menghasilkan 100 GB telemetri dalam waktu kurang dari sebulan.

Dan setelah diproses, transfer perangkat dengan benar ke kondisi yang diinginkan.

Sekarang gandakan dengan 4000+ perangkat dengan kebun binatang tata letak dan sensor, dan juga dengan daftar masalah tersendiri.

Jelas bahwa bahkan dengan semua otomatisasi yang mungkin, PKS seluruh sistem akan terlihat seperti pusat data dari beberapa benang Yandex. Dengan segala konsekuensinya.

Tetapi kata kuncinya adalah "kemungkinan otomatisasi": tidak ada sistem seperti itu untuk setidaknya 50 satelit. Dan direncanakan untuk menerapkan sistem mulai dari 800. Secara

total, tanpa mempertimbangkan poin ketiga - peluncuran (saya masih berharap untuk menulis tentang hal itu secara terpisah), kita dapat mengatakan bahwa parameter satelit yang dinyatakan tidak akan tercapai, dan perubahan dalam infrastruktur tanah hanyalah titanic, biaya yang tidak mungkin dicapai untuk memprediksi sekarang.

Source: https://habr.com/ru/post/id399201/

More articles:


All Articles