Для примера возьмем спутник стартовой массой 5000 кг. В настоящее время для удержания спутника в точке стояния традиционным становится использование ЭРД – ионных или стационарных плазменных, поэтому примем, что ДУ используется только для довыведения спутника на ГСО. Удельный импульс современных апогейных двигателей (S-400-15, Leros-1R, R-4D) составляет 320-322 с, а у перспективных до 325-330 с. Гравитационные потери при орбитальных маневрах невелики, поэтому ими в первом приближении можно пренебречь. Тогда для ГПО с дельта V перехода 1804 м/с потребный запас топлива составит 2185 кг, а начальная масса на ГСО 2815 кг (при УИ 320 с). Топливом служит АТ/ММГ в массовом соотношении 1,65, обеспечивающем равный объем баков. Плотность данного топлива составляет 1,165 кг/л, соответственно суммарный объем баков 1975 л при коэффициенте заполнения 0,95. Массовое совершенство баков такого размера составляет примерно 0,045 кг/(л объема), тогда масса баков равна 89 кг. Для такого количества топлива требуется примерно 5,3 кг гелия для вытеснения (по аналогии с платформой DFH-4, где на 3100 кг топлива приходится 7,6 кг гелия). Современные баллоны имеют массовое совершенство порядка 4 кг/кг гелия, суммарная масса гелия и баллонов будет 27 кг. Масса апогейного двигателя тягой 45 кгс примерно 4 кг. Для ориентации и стабилизации во время работы апогейного двигателя используются малые двигатели тягой 10-22 Н и массой примерно по 0,65 кг, типичное их количество 8-14 штук, общая масса 9 кг. Массу арматуры и трубопроводов можно оценить в 10 кг. Массу конструкции спутника, связанную с наличием ДУ, оценить достаточно сложно. Спутники связи имеют достаточно неплотную компоновку и наличие или отсутствие ДУ может даже не повлиять на их габариты. Основу конструкции, как правило, составляет силовой цилиндр, внутри которого размещена ДУ, а снаружи к нему крепятся сотовые панели, на которых закреплены блоки служебных систем и полезной нагрузки. У китайской платформы DFH-4, например, этот цилиндр весит всего 88 кг при высоте 3,7 м, при этом масса спутника на данной платформе составляет 5,1 т, включая 3,1 т топлива (здесь для удержания в точке стояния используются малые ЖРД ОДУ, поэтому топлива значительно больше, чем требуется для довыведения). Если убрать ДУ, цилиндр можно будет сделать легче, в первом приближении можно принять, что его масса снизится пропорционально уменьшению массы спутника, т.е. примерно на 40 кг. Таким образом, массу ДУ можно оценить округленно в 180 кг, это скорее всего нижний предел, т.к. не учтены еще невырабатываемые остатки топлива и очень приблизительно определены снижение массы конструкции спутника и масса арматуры ДУ. Соответственно, массовое совершенство ДУ можно оценить в 13 единиц, но удобнее использовать долю ее в массе спутника после довыведения (0,065). Для ГПО 1500 м/с соответствующий расчет дает начальную массу на ГСО 3100 кг, 1900 кг топлива, 77 кг баки, 23 кг гелий с баллонами (в т.ч. 4,6 кг сам гелий), минус 35 кг массы цилиндра, остальное то же, что для ГПО 1804 м/с. Итого масса ДУ 160 кг, массовое совершенство 13 и ее доля в массе спутника на ГСО 0,051. В случае использования для удержания в точке стояния ЖРД малой тяги довыведение более выгодно, т.к. при этом уменьшается доля массы ДУ, требуемая только для довыведения, поскольку многие ее элементы нужны и в ДУ коррекции.

Использованные сокращения:

Использованные источники: