Semi-Analytical Model for Design and Analysis of On-Orbit Servicing Architecture
Koki Ho, Hai Wang, Paul A. DeTrempe, Tristan Sarton du Jonchay, and Kento Tomita
机器人在轨服务(OOS)有望成为未来可持续太空探索的关键技术和概念。 本文为OOS系统分析开发了一个半分析模型,响应机器人OOS不断增长的需求和持续趋势。 考虑使用OOS基础设施系统,其目标是为分布在太空的一组客户模块化卫星(例如,在地球同步赤道轨道)的随机故障提供响应服务。 考虑的 OOS 架构包括一个服务人员,它为客户卫星旅行并提供模块替换服务,一个储存备件的在轨仓库,以及一系列运载火箭来补充仓库。 通过评估给定故障的服务完成前的平均等待时间及其与仓库容量的关系来分析 OOS 系统性能。 利用队列理论和库存管理方法,开发的半分析模型能够分析 OOS 系统的性能,而无需依赖计算成本高昂的模拟。 与模拟结果相比,使用案例研究证明了拟议模型的有效性。 本文有望为推动复杂空间系统设计的分析/半分析模型开发研究前沿提供关键步骤。
Robotic on-orbit servicing (OOS) is expected to be a key technology and concept for future sustainable space exploration. This paper develops a semi-analytical model for OOS systems analysis, responding to the growing needs and ongoing trend of robotic OOS. An OOS infrastructure system is considered whose goal is to provide responsive services to the random failures of a set of customer modular satellites distributed in space (e.g., at the geosynchronous equatorial orbit). The considered OOS arc...