El uso de propulsión eléctrica para elevar los satélites a la órbita geoestacionaria puede resultar en una degradación significativa de las células solares, según un nuevo estudio. El viaje prolongado resulta en una mayor exposición a los efectos dañinos del clima espacial. Comprender el tamaño de este riesgo es esencial para que los operadores comerciales tomen medidas para mitigar los efectos y proteger sus activos.

La nueva investigación de British Antarctic Survey, Universidad de Cambridge, y DH Consultancy, publicado este mes en la revista Clima espacial —Se presenta hoy en la Reunión Nacional de Astronomía de la Royal Astronomical Society (1 de julio de 2019).

El estudio concluye que después de una tormenta de radiación, La potencia máxima de salida de la célula solar podría reducirse hasta en un 8 por ciento para cuando los satélites alcancen su destino objetivo mediante la elevación de la órbita eléctrica. Esto equivale al nivel de daño que se esperaría después de pasar unos 15 años en órbita geoestacionaria.

Durante una tormenta de radiación, las partículas cargadas liberadas por el Sol quedan atrapadas dentro del campo magnético de la Tierra, formando los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra, y las colisiones con estas partículas cargadas provocan daños en las células solares. Esta degradación es de hasta el 8 por ciento de la potencia de salida en el peor de los casos, pero incluso en un ambiente tranquilo, el estudio predice una reducción del 1-3 por ciento en la producción.

Autor principal Alexander Lozinski, un científico del clima espacial en el British Antarctic Survey (BAS), comentarios:

"Ahora entendemos el nivel de daño causado por un viaje más lento hacia la órbita geoestacionaria, Los operadores de satélites comerciales pueden planificar rutas óptimas durante las fases de diseño y planificación de la misión para garantizar la mejor vida útil de sus productos ".

En los últimos cuatro años, las misiones de satélites comerciales han comenzado a emplear el uso de propulsión eléctrica para elevar la órbita. Sin necesidad de llevar propelente químico a bordo, se puede reducir el tamaño y la masa del satélite, resultando en ahorros de costos significativos. La reducción del tamaño de los satélites podría permitir el lanzamiento de dos naves espaciales en el mismo cohete (casi reduciendo a la mitad el costo del lanzamiento). Alternativamente, los ahorros en masa podrían usarse para acomodar cargas útiles adicionales / más grandes, permitiendo mayores ingresos o una mayor capacidad técnica.

En un lanzamiento convencional, el vehículo de lanzamiento coloca el satélite en una órbita de transferencia geoestacionaria y utiliza propulsores químicos para alcanzar la órbita geosincrónica. Esta maniobra de transferencia orbital suele tardar unos días. Sin embargo, cuando se utilice (únicamente) propulsión eléctrica, puede tardar hasta 200 días en alcanzar la órbita objetivo debido al menor empuje. Esto da como resultado que los satélites pasen más tiempo en los cinturones de Van Allen, donde estén expuestos a los efectos nocivos de la radiación espacial.

"Estudiamos tres tipos diferentes de elevación de la órbita y descubrimos que, aunque el 8 por ciento de degradación es muy alto, La elección cuidadosa de la órbita y el blindaje puede reducir esto a un nivel aceptable, "dice Lozinski." Por ejemplo, Las órbitas de transferencia con un alto apogeo inicial (altitud máxima) permiten que los satélites pasen por regiones donde hay protones atrapados. a mayor velocidad, reduciendo el nivel de daño por radiación ".

"Los satélites comerciales con propulsión totalmente eléctrica se introdujeron por primera vez en 2015", dice el profesor Richard Horne, Jefe del equipo de Meteorología Espacial de BAS. "Nunca esperábamos una reducción tan grande de energía de una tormenta de radiación. Lo bueno es que este estudio ayudará a la industria de satélites a planificar la mejor órbita que reduzca el daño por radiación".