Frage:
Warum ist die Lebensdauer eines LEO-Satelliten geringer als die eines GEO-Satelliten?
Hash
2013-08-13 19:43:29 UTC
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Die durchschnittliche Lebensdauer eines LEO-Satelliten beträgt ungefähr 5 Jahre, die durchschnittliche Lebensdauer eines GEO-Satelliten beträgt jedoch ungefähr 8 Jahre. Warum ist das?

Haben Sie eine Quelle für die Lebensdauerwerte?
Ich stimme zu, die Frage enthält eine falsche Annahme. Dies sollte behoben werden, aber ansonsten finde ich es ausreichend einzigartig und relevant.
Die einschränkenden Faktoren werden in der Antwort auf diese https://space.stackexchange.com/questions/1204/what-is-the-life-expectancy-of-a-geosynchronous-satellite-dependent-on behandelt
Fünf antworten:
#1
+22
Hash
2013-08-13 19:58:50 UTC
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Laut Wikipedia auf der Erdumlaufbahn:

Eine Erdumlaufbahn (LEO) wird im Allgemeinen als Umlaufbahn unterhalb einer Höhe von ungefähr 2.000 Kilometern (1.200) definiert mi). Angesichts des schnellen Zerfalls der Umlaufbahn von Objekten unter ungefähr 200 Kilometern liegt die allgemein akzeptierte Definition für LEO zwischen 160 Kilometern (mit einem Zeitraum von ungefähr 88 Minuten) und 2.000 Kilometern (mit einem Zeitraum von ungefähr 200 Minuten) von etwa 127 Minuten) über der Erdoberfläche.

In dieser Höhe sind atmosphärische Moleküle vorhanden, was zu einem erhöhten Luftwiderstand führt, der sich in einem Zerfall der Umlaufbahn niederschlägt (mehr noch während Sonnenmaxima aufgrund der Expansion von Gasen in der Atmosphäre). Daher müssen diese LEO-Satelliten in der Umlaufbahn ständig neu aufgeladen werden, um diesen Widerstand zu überwinden. Andernfalls nimmt ihre Umlaufgeschwindigkeit ab und sie drehen sich in die untere Atmosphäre.

Inzwischen ist die geostationäre Umlaufbahn eine kreisförmige Umlaufbahn von 35.786 Kilometern (22.236) mi) über dem Erdäquator, und der Luftwiderstand ist in diesen Höhen vergleichsweise geringer.

Kurz gesagt, der Unterschied im Luftwiderstand ist der Hauptgrund für die längere Lebensdauer der GEO-Satelliten in der Umlaufbahn als LEO umkreiste Satelliten.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Luftwiderstand bei 35.786 km nicht vorhanden ist und die Lebensdauer hauptsächlich durch die Lebensdauer der Komponenten eingeschränkt wird.
@MichaelBorgwardt, Die Lebensdauer wird hauptsächlich durch die Kraftstoffzufuhr begrenzt. In LEO wird der größte Teil Ihres Kraftstoffverbrauchs für die Bekämpfung des Luftwiderstands verwendet. In GEO gibt es keinen Luftwiderstand, und Ihr gesamter Treibstoff kann dazu verwendet werden, in Ihrem Orbitalschlitz zu bleiben.
In GEO ziehen sich immer noch die Gezeitenkräfte, aber es ist sehr gering. Die GEO-Satelliten sterben an einer Fehlfunktion, die durch die rauen Weltraumbedingungen verursacht wird, lange bevor ihnen das RCS-Treibmittel ausgeht.
#2
+6
Puffin
2015-10-22 02:01:48 UTC
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Ich stelle fest, dass die Frage nach der Lebensdauer und nicht nur nach der Lebensdauer der Umlaufbahn gestellt wird.

Ironischerweise hatten Störungen der Luni-Solar-Umlaufbahn bei GEO bisher einen sehr starken lebensbeschränkenden Effekt auf die Lebensdauer von GEO-Satelliten durch die typische Missionsanforderung zur Steuerung der Entwicklung der Umlaufbahnneigung, obwohl die Fortschritte in der Antriebstechnologie nachlassen die Grenzen der Lebensdauer von Treibmitteln.

Trotzdem gilt die Grundvoraussetzung der Frage immer noch: Die Lebensdauer von kommerziellen geostationären Satelliten hat sich seit den 1970er Jahren von 7 auf 15 Jahre erhöht, während beispielsweise die von LEO-Fernerkundungsmissionen haben sich von 3 auf 10 entwickelt, obwohl ich gestehe, dass ich bei letzterer Entwicklung etwas wackeliger bin.

Ich denke, die Gründe beziehen sich auf das aufkommende Verhalten der Kunden auf hoher Ebene, wenn sie mit ihrem eigenen Konjunkturzyklus konfrontiert werden, von dem ich nur einige Startideen vorschlagen kann:

  • es kostet mehr, um zu GEO zu gelangen, damit die Unternehmen dieser Satelliten empfindlicher auf Volkswirtschaften reagieren können.
  • Die Funktionen der meisten GEO-Satelliten für die Kommunikation sind stromintensiv, wodurch die Massen- und Startkosten erhöht werden und der Nutzen von längerer Zeit verstärkt wird Lebensdauer zur Maximierung der Kapitalrendite
  • Einige Merkmale von LEO, wie z. B. ~ 15 Finsternisse pro Tag, waren möglicherweise hinsichtlich der elektrischen und thermischen Belastung technisch anspruchsvoll.

Irgendwelche anderen Vorschläge?

#3
+2
PearsonArtPhoto
2017-09-06 21:47:28 UTC
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GEO-Satelliten sind in der Regel große Satelliten, da sie größer sein müssen, um ihre Missionen zu unterstützen. Wenn Sie sie vergrößern müssen, werden sie mit zusätzlicher Redundanz erstellt. Außerdem haben GEO-Satelliten nicht so viele Sonnenfinsternisse, sie haben sie höchstens einmal am Tag für 90 Minuten während der Sonnenfinsternissaison.

Bei LEO-Satelliten ist ihr Tod in der Regel auf schlechte Batterien zurückzuführen. Die Batterien sind aufgrund des ständigen Gebrauchs, den sie benötigen, sehr belastet. GEO-Satelliten neigen dazu, ihr Leben zu beenden, wenn der Treibstoff ausgeht. Der Kraftstoffbedarf ist normalerweise einfacher als bei Batterien.

LEO-Satelliten benötigen in der Regel eine Konstellation, um effektiv zu arbeiten. Die Redundanz besteht in vielerlei Hinsicht darin, dass sich normalerweise andere Satelliten im Orbit befinden, die "die Lücke schließen" können, wenn einer von ihnen ausfällt. GEO-Satelliten müssen sich in der Regel an einem bestimmten Ort befinden und können diese Art von Redundanz nicht unterstützen.

Unter dem Strich sind LEO-Satelliten kleiner, billiger und mit geringerer Lebensdauer gebaut und haben eine höhere Batteriebelastung als GEO Satelliten.

Ich denke, Sie haben völlig Recht mit der größeren Belastung von LEO-Batterien aufgrund der typischen 15 Zyklen pro Tag und der kurzen Ladezeit im Vergleich zu GEO. Ich denke jedoch, dass mehr dahinter steckt. Große LEO-Missionen, ob wissenschaftlich oder kommerziell, haben normalerweise eine Größe von 20% DoD oder sogar weniger in der "neuen" Li-Ion-Ära (vergleiche typische 80% für GEO), was bedeutet, dass sie eine große Gewichtsstrafe mit sich bringen, um die Batterielebensdauer zu gewährleisten trotz Batterie verblassen.
Die Akkulaufzeit ist in der Regel der optimale "langsame Tod" der meisten LEO-Satelliten, aber in Wahrheit dienen sie unterschiedlichen Zwecken. LEO-Satelliten sind in der Regel kleiner und daher leichter zu ersetzen als GEO-Satelliten.
#4
+2
Diamond
2018-10-25 15:03:16 UTC
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Es gibt eine Entwurfslebensdauer und eine Umgebungslebensdauer.

Die Entwurfslebensdauer in LEO ist teilweise aufgrund der Kosten geringer - die Kosten für den Start von GEO sind viel teurer, sodass Satelliten so konzipiert werden müssen, dass diese Kosten für einen längeren Zeitraum besser genutzt werden können begründen Sie die Kosten. LEO-Satelliten sind billiger und daher in der Regel nicht für eine so lange Lebensdauer ausgelegt. Sie werden auch einem höheren Luftwiderstand ausgesetzt sein. Wenn dies jedoch ein Problem wäre, wären Antrieb und Fluglage- / Umlaufbahnkontrolle mehr Mainstream. Es ist immer noch billiger, einen angetriebenen Satelliten in LEO zu haben als einen GEO-Satelliten. LEO kostet ~ $ 5000 / kg, um in die Umlaufbahn gebracht zu werden, während GEO immer noch ~ \ $ 30.000 / kg beträgt.

Die Lebensdauer der Umgebung bei GEO ist sehr lang, wie andere angegeben haben, hauptsächlich aufgrund der spärlicheren Atmosphäre . In LEO bei 250 km können bis zu $ 10 ^ {- 10} g / cm ^ 3 $ span> Partikel vorhanden sein, während dies bei GEO bei 35.786 km eher $ 10 ^ {- 20} g / cm ^ 3 $ span>. Raumfahrzeuge in GEO erfahren andere Auswirkungen des Sonnenwinds (Oberflächenladung und andere elektromagnetische Effekte).

#5
+2
Roger
2018-10-25 19:20:21 UTC
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Ein weiterer Faktor ist, dass der LEO-Satellit in Höhen von 1 bis 6 mm vom inneren Van-Allen-Gürtel getroffen wird.



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