19/09/2022
132 vistes
5 m’agrada
El llançament de l’Ariane 5 el 7 de setembre de 2022 va fer notícia en orbitar el satèl·lit de telecomunicacions més alt d’Europa, però el Missió VA258 també destaca per la seva trajectòria, un dels exemples més extrems encara volats d’un camí supereficient cap a l’òrbita geoestacionària (GEO).
En lliurar la seva càrrega útil a una òrbita altament el·líptica amb una altitud màxima molt alta (60 800 km) i una inclinació des de l’equador de només 3,5 °, Ariane 5 va deixar la nau espacial Konnect VHTS d’Eutelsat amb relativament poca feina per fer per arribar a la seva òrbita operativa: un camí circular directament sobre l’equador a prop de 36 000 km.
Els satèl·lits de telecomunicacions volen a GEO perquè a aquesta altitud triguen 24 hores a orbitar. Des de la perspectiva de les antenes terrestres que envien i reben senyals, estan estacionàries al cel.
Arribar a GEO és un viatge de dos passos. Ariane 5 sol llançar satèl·lits com Konnect VHTS a una òrbita de transferència geoestacionària, o GTO, un camí el·líptic amb el seu punt més alt, o apogeu, a l’altitud GEO i una inclinació des de l’equador d’uns 6°. A partir d’aquí, un satèl·lit utilitza els seus propis propulsors i combustible per circular gradualment la seva òrbita i reduir la seva inclinació a 0°.
Però l’anomenada òrbita de transferència supersíncrona (SSTO) escollida per al VA258 és un punt de partida més eficient.
Daniel de Chambure, cap de l’oficina de Kourou de l’ESA al port espacial europeu a la Guaiana Francesa, explica que un satèl·lit a SSTO triga més a arribar a GEO després del llançament, però crema menys combustible per arribar-hi.
“Estalviar aquest combustible allarga molt la vida del satèl·lit”, diu de Chambure.
Dos factors van permetre llançar Konnect VHTS a SSTO, malgrat la seva gran massa de més de 6,5 tones.
En primer lloc, mentre que moltes missions porten dues o més naus espacials a l’òrbita, el VA258 era un vol d’una càrrega útil, amb tota l’energia de llançament d’Ariane 5 disponible per empènyer Konnect VHTS a un apogeu inusualment alt.
En segon lloc, el port espacial d’Europa es troba molt a prop de l’equador, que correspon aproximadament a la inclinació de 3,5° escollida per al VA258. Perquè un satèl·lit canviï la inclinació de la seva òrbita requereix una gran quantitat d’energia, de manera que el llançament des de la Guaiana Francesa és sempre un avantatge quan l’objectiu és arribar a la inclinació 0° de GEO.
En el cas del VA258, l’Ariane 5 va poder fer aproximadament la meitat del treball necessari per reduir la inclinació de Konnect VHTS dels 6° típics d’un llançament GTO. Així, Konnect VHTS va gaudir de l’avantatge geogràfic natural d’Ariane 5 i d’una reserva d’energia inusualment gran dels seus motors de coets.
Arnaud Boutonnet, analista de missió del Centre Europeu d’Operacions Espacials de l’ESA a Darmstadt, Alemanya, diu que el benefici de l’eficiència de començar des d’un alt apogeu és especialment significatiu per a naus espacials modernes com Konnect VHTS, que estan equipades amb propulsors elèctrics en lloc dels tradicionals coets de combustible líquid. .
Una nau espacial tradicional obté un gran impuls de les cremades curtes, a l’apogeu, del seu motor de coet a bord. Aquesta gran empenta significa que poden trigar tres o quatre òrbites per passar de GTO a GEO.
Per contra, diu Boutonnet, la propulsió elèctrica proporciona una empenta molt petita i una nau espacial pot trigar aproximadament 100 òrbites per arribar a la seva òrbita GEO final. No obstant això, subratlla, en energia és “molt barat” corregir la inclinació des d’una òrbita alta.
Per tant, un llançament a SSTO és una bona opció quan la combinació de la potència del coet, la massa de la nau espacial i la geografia del lloc de llançament ho permeten. En el cas del VA258, diu Boutonnet, el vol òptim va resultar ser un gran apogeu, amb Ariane 5 i Konnect VHTS fent cadascun aproximadament la meitat del treball per portar la inclinació final a 0 °.
També cal destacar la fase final del vol. Després d’alliberar el satèl·lit, a uns 1.225 km en el cas del VA258, l’etapa superior de l’Ariane 5 segueix a una distància segura abans d’iniciar una maniobra de “final de vida”, buidant els seus dipòsits d’hidrogen i oxigen a través del motor i propulsors, i després transportant una passivació completa del tanc, per començar un lent descens cap a la destrucció de l’atmosfera.
Aquesta espiral de mort triga entre 10 i 20 anys, però assegura que l’escenari no es converteixi en deixalles espacials un cop finalitzada la seva missió.
Per obtenir una guia més completa sobre els tipus d’òrbita, feu clic aquí
