Frage:
Warum sind Nutzlasten keine eigenen Verkleidungen?
SF.
2018-06-21 03:08:55 UTC
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... oder wenn ja, warum so selten?

Ich meine: Anstatt einen unscheinbaren Satelliten in eine Verkleidung zu legen, die irgendwo über der Atmosphäre weggeworfen wird, bauen Sie ihn so dass sein Chassis gleichzeitig als Verkleidung fungiert, nur kleine Teile ausgeworfen oder geöffnet werden, um z Sonnenkollektoren, Heizkörper, Antennen usw. ausfahren. Die Raketennase tritt einfach in die Umlaufbahn ein und dient als Satellit.

Sie gewinnen viel Volumen und einiges an Masse der Nutzlast. Es kann besser gegen Strahlung und kleinen Weltraummüll abgeschirmt werden. Die Kosten sind niedriger als bei klassischer Nutzlast + nicht wiederherstellbarer, weggeworfener Verkleidung. Es würde einen gewissen Verlust an Delta-V aufgrund zusätzlicher Masse geben, aber das massive zusätzliche Volumen könnte Kraftstoff enthalten, der dies gut ausgleichen sollte; Egal, es könnte untrennbar mit der Transferphase verbunden sein und es einfach als unwichtige zusätzliche Masse bis zum Ende der Lebensdauer transportieren, wodurch ein eigenes Antriebssystem eingespart wird.

Fügt die Verkleidung so viel Masse hinzu, dass es wesentlich ist es während der letzten Stufe der Beschleunigung vor MECO zu verwerfen? Oder gibt es andere Gründe, warum Satelliten nicht nur als Spitze der Rakete fliegen, sondern stattdessen darin verpackt werden?

Die Verkleidung sollte nur über die Atmosphäre angehoben werden, nicht jedoch über die Höhe und Geschwindigkeit einer Umlaufbahn.
Ein Satellit ist eine sehr teure Nutzlast, daher sollte eine zuverlässige Rakete für den Start verwendet werden, die durch viele erfolgreiche Starts qualifiziert ist. Wenn sich eine Verkleidung nicht öffnen lässt, geht die Nutzlast verloren. Daher sollte nicht nur die Art der Rakete, sondern auch die Verkleidung viele erfolgreiche Starts durchgeführt haben. Warum die Nutzlast mit einer integrierten Verkleidung riskieren, die noch nie zuvor geflogen wurde?
Ich glaube, das letzte Mal, dass jemand einen Satelliten mit eigener Verkleidung startete, war [Explorer 5] (https://en.wikipedia.org/wiki/Explorer_5).
@Mark: ... [der, der weniger als drei Monate vor dem Veröffentlichen dieses Kommentars gestartet wurde] (https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_CRS-14) zählt nicht?
@Sean, sieht für mich nicht wie ein Satellit aus.
@Mark: Es wurde in eine stabile (zumindest kurzfristige) Umlaufbahn gebracht. Sieht aus wie ein Satellit für mich.
Vier antworten:
PearsonArtPhoto
2018-06-21 03:15:18 UTC
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Es gibt einige grundlegende Gründe. Dazu gehören:

  1. Das aerodynamische Modell einer Verkleidung muss mit einem neuen Verkleidungsdesign überarbeitet werden.
  2. Das Verkleidungsvolumen bietet Platz, um sicherzustellen, dass der Satellit im eingeschalteten Zustand kühl bleibt der Boden. Dies wäre erheblich komplexer, wenn der Satellit die Verkleidung wäre, er müsste am Boden kühl gehalten werden und dennoch in Ordnung sein, um zu starten.
  3. Die erforderliche Hitzeabschirmung ist tatsächlich ziemlich immens, was viel Masse ist wird für die Umlaufbahn nicht benötigt.
  4. Die Verkleidung kann außerhalb der Atmosphäre entfernt werden, wodurch ein höheres Gewicht in die Umlaufbahn gebracht werden kann.
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    Davon abgesehen gibt es einige Raumfahrzeuge die keine Verkleidung verwenden. Dies ist in der Regel der Typ, der wieder eintritt. Die Masse, die ihm hilft, die Hitze des Starts zu überleben, hilft ihm auch, den Wiedereintritt zu überleben.

Jack
2018-06-21 13:47:54 UTC
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Ergänzend zu anderen Antworten, die beschreiben, warum die meisten Nutzlasten nicht ihre eigenen Verkleidungen sind:

Wir starten tatsächlich einige Nutzlasten, die etwas näher daran, ihre eigenen Verkleidungen zu sein - bemanntes Raumschiff . Dies liegt normalerweise daran, dass das Wiedereintrittsfahrzeug des Raumfahrzeugs bereits hitzebeständig und aerodynamisch ausgelegt ist, wodurch es für Startbedingungen besser geeignet ist.

Beispielsweise wurde die Quecksilberkapsel für beide freigelegt Mercury-Redstone und Mercury-Atlas werden nur mit dem Launch Escape System auf der Nase gestartet. Linkes Bild

Die Apollo-Missionen wurden mit dem Befehls- (und Wiedereintritts-) Modul gestartet, das von der Boost-Schutzabdeckung abgedeckt wird, die das Modul vor atmosphärischer Erwärmung und der LES-Auspuff im Falle eines Abbruchs. Der zylindrische Körper des Apollo-Servicemoduls wurde während des Starts freigelegt. Das viel zerbrechlichere Mondmodul wurde in einem Adapter unterhalb des Befehlsmoduls geschützt. Centre

Das in Betrieb befindliche Sojus-Raumschiff hat fast das gleiche Volumen wie seine Nutzlastverkleidung, aber das Raumschiff ist während des Starts aufgrund des nicht aerodynamische Form seines Orbitalmoduls. Rechts und unten

Mercury-Atlas showing uncovered capsule Diagram of Apollo CSM and LEM inside adapter Render of Soyuz inside fairing

Soyuz being fitted inside its fairing

Hobbes
2018-06-21 11:59:38 UTC
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Eine Verkleidung wie die, die SpaceX beim Falcon 9 verwendet, wiegt in der Größenordnung von 2 Tonnen. Das ist viel zusätzliches Gewicht für den Satelliten.

Satelliten sind normalerweise mit Komponenten bedeckt, die dem Weltraum ausgesetzt werden müssen: Sonnenkollektoren, Heizkörper, Antennen zum Beispiel. Sonnenkollektoren und Heizkörper könnten an der Außenseite der Verkleidung installiert werden, aber dann müssten Sie sie während des Starts abdecken, damit Sie an der Außenseite der Verkleidung große Warzen bekommen, was die Aerodynamik erschwert.

Bei Antennen wäre dies schwieriger (3D-Strukturen anstelle von Flachbildschirmen, d. h. noch größere Warzen an der Außenseite), sodass Sie der Verkleidung Luken hinzufügen und die Antennen nach dem Start einsetzen müssen. Dies bedeutet viel mehr mechanische Komponenten, die ausfallen können. Sie benötigen außerdem Luken für alle Sensoren des Satelliten.

Viele Satelliten sind mit mehrschichtiger Isolierfolie bedeckt. Diese besteht aus dünnen Folien, die eine hervorragende Isolierung bieten. Sie können dies nicht außerhalb einer Verkleidung verwenden, daher müssten Sie auf andere Isolierungsmethoden zurückgreifen.

Weitere 2 Tonnen in einem Falcon Heavy kosten ** zusätzliche ~ 4 Mio. USD ** und das Doppelte für den Falcon 9. [Wie hoch sind die aktuellen Kosten pro Pfund, um etwas an LEO zu senden?] (Https: // space .stackexchange.com / Fragen / 1989 / Was-ist-die-aktuellen-Kosten-pro-Pfund-um-etwas-in-Leo zu senden)
Diese 2 Tonnen Verkleidung werden jetzt auf die Hälfte der Umlaufgeschwindigkeit und 114 km Höhe beschleunigt. Wenn diese 2 Tonnen in die Umlaufbahn gebracht werden, reduziert sich die Nutzlast um viel mehr als 2 Tonnen.
ErosRising
2018-06-21 19:52:02 UTC
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Wiederholbarkeit

Der Kraftstoff für einen Start wird von einigen Faktoren beeinflusst, einschließlich der Masse und der Aerodynamik. Sie können etwas Masse sparen, indem Sie keine separate Verkleidung haben - aber Sie haben jedes Mal eine anders geformte Nase mit unterschiedlichen aerodynamischen Eigenschaften. Dies würde eine erneute Analyse des neuen Profils jedes Mal erfordern, aber mit der generischen Nase kennen Sie bereits die Widerstandskoeffizienten usw.

Schutz

Sofern es nicht für die erneute Eingabe vorgesehen ist, ist alles eingeschaltet Ein Raumschiff ist auf minimale Masse ausgelegt. Nicht nur, um Kraftstoff zu starten, sondern auch, um den für die Stationierung erforderlichen Kraftstoff zu reduzieren. Als solches ist es so zerbrechlich wie es möglich ist, es ohne kritischen Fehler zu schaffen. Wenn Anhänge wie Antennen, Sonnenkollektoren und Triebwerke so konstruiert wären (auch in verstauten Konfigurationen), dass sie der starken Hitze und den Schallstoßwellen des Starts standhalten, wäre es teurer, den Start von & zu bauen und im "richtigen Raum" zu bleiben ".

Übertragbarkeit

Sehr wenige 2 Satelliten sind gleich, aber alle Trägerraketen eines bestimmten Typs sind gleich. Die Nutzlast und die Rakete werden häufig von zwei verschiedenen Unternehmen entwickelt.

Als Beispiel:

SpaceX produziert hauptsächlich Trägerraketen. Boeing und Airbus produzieren beide Satelliten. SpaceX bietet den Boeing / Airbus-Designteams eine "Hülle" innerhalb der Verkleidung, in die das Raumschiff passen kann, sowie die mechanischen / elektrischen Schnittstellenpunkte. Auf diese Weise können die Trägerraketen hergestellt werden, ohne zu viel Rücksicht darauf zu nehmen, was oben sitzen wird - sie rollen die Fabrik aus und Sie können alles darauf legen, was Sie wollen.

Stellen Sie sich das wie einen Pritschenwagen vor. Sie kaufen den LKW und montieren dann oben einen Wassertank, einen Kran, eine Stuntrampe ... ohne das Design des LKW zu ändern.

Dual Use

Einige der größeren Trägerraketen Platz für 2 kleine Raumfahrzeuge in der Verkleidung. Auch dies könnten 2 Raumschiffe von 2 verschiedenen Firmen sein. Wenn die Verkleidungen Teil des SC-Designs waren, sind das jetzt 3 interessierte Parteien.

Trennbarkeit?

In Bezug auf den Übertragbarkeitspunkt können die Starter- und Satellitenaktivitäten von verschiedenen Teams in verschiedenen Regionen der Welt gesteuert werden. Das "Launcher-Team" hat die Aufgabe, die Nutzlast in den LEO / GEO-Transferorbit zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt übernehmen die Nutzlast-Controller.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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