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![arXiv:2211.10079v2 [physics.space-ph] 2022 年 11 月 23 日](/simg/d\dbddb87e47ac102d73b5ac73bc8c2855f54fba04.webp)
arXiv:2211.10079v2 [physics.space-ph] 2022 年 11 月 23 日
具有挑战性的太空任务包括极低海拔的任务，其中大气是航天器空气阻力的来源，除非提供补偿方法，否则最终将决定任务的寿命。这种环境被称为极低地球轨道 (VLEO)，定义为 h < 450 公里。除了航天器的空气动力学设计外，为了延长此类任务的寿命，还需要一个高效的推进系统。一种解决方案是大气呼吸电力推进 (ABEP)，其中推进系统收集大气颗粒以用作电推进器的推进剂。该系统可以消除携带推进剂的要求，也可以应用于任何有大气的行星体，从而能够在低海拔范围内执行新的任务，延长任务持续时间。H2020 DISCOVERER 项目的目标之一是开发用于 ABEP 系统的进气口和无电极等离子推进器。本文介绍了进气设计的特点以及基于模拟的最终设计，收集效率高达 94%。此外，本文还介绍了射频 (RF) 螺旋式等离子推进器 (IPT)，在评估其性能的同时，
空气呼吸电动推进的审查
简介第一颗人造地球卫星施普尼克1于1957年在椭圆形轨道上发射，围角度为215 km。在这些高度处，地球大气足够密集，可以使无塑形的卫星在几周内掉落。自第一次发射以来已经过去了几年，而太空推进的发展产生了卫星在太空中运行的方式发生重大变化。尽管如此，靠近地球的运营仍然是一个挑战。太空推进依赖于存储在板上的推进剂来产生推力，这将平台的寿命与存储的pellant量相关。降低手术高度意味着阻力的增加，并导致推进剂的增加。，但由于平台的大小和阻力受到质量质量的影响，因此对系统提出了严重的要求。空间任务需要找到使用现有资源的新有效方法。空气呼吸电动推进（ABEP）的概念依赖于航天器前面的入口来收集产生阻力的大气。使用电力，例如，从太阳阵列中收集，推进器然后将大气
地球观测非常低的地球轨道卫星的系统建模
卫星在非常低的地球轨道（VLEO）中的操作与航天器平台和任务设计的各种好处有关。至关重要的是，对于地球观察（EO）任务，降低高度可以使较小且功能较小的有效载荷能够实现与较高高度处的较大仪器或传感器相同的性能，并具有对航天器设计的显着好处。因此，对这些轨道的开发的重新兴趣刺激了新技术的发展，这些技术有可能在此较低的高度范围内实现可持续运营。在本文中，为（i）新型材料开发了系统模型，这些材料可以改善空气动力学性能，从而减少阻力或增加对原子氧侵蚀的抵抗力以及（ii）大气 - 呼吸电力推进（ABEP），以持续的阻力补偿或VLEO减轻。还讨论了可以利用VLEO中空气动力和扭矩的态度和轨道控制方法。这些系统模型已集成到概念级卫星设计的框架中，该方法用于探索这些新技术启用的未来EO航天器的系统级交易。对光学高分辨率航天器提出的案例研究表明，使用这些技术降低轨道高度的显着潜力，并表明与现场与现行现状的任务相比，与现行成本相比，可以节省多达75％的系统质量和超过50％的开发和制造成本。对于合成的孔径雷达（SAR）卫星，质量和成本的降低显示为较小，尽管目前据指出，目前可用的成本模型并未捕获该细分市场的最新商业进步。这些结果是维持VLEO运营所需的其他推进和权力要求，并指出未来的EO任务可以通过在此高度范围内运行而受益匪浅。此外，已经表明，只有已经开发的技术的适度进步才能开始剥削该较低的高度范围。除了减少资本支出和更快的投资回报率，降低成本和增加获得高质量观察数据的上游收益外，还可以传递给下游EO行业，以及各种商业，社会和环境应用领域的影响。