Design Tradeoffs in Full Electric, Hybrid and Full Chemical Propulsion Communication Satellite

Full electric propulsion system becomes popular recently and getting more common in the communication satellite industry. Full electric or hybrid propulsion selection causes results in significant reduction in satellite propellant mass. Conventional full chemical satellite propellant mass is roughly 2/3 of launch mass so this huge reduction in propellant mass changes satellite design and preferences. Depending on satellite size and launch vehicle performance, full electric satellite requires 3-4 times less propellant compared to full chemical satellite and 1-2 times less propellant compared to the hybrid system. Satellite launch mass can be reduced by 40% for full electric propulsion and 15% for hybrid propulsion hence launch cost can be decreased by 40% and 15 % with the benefit of reducing propellant mass. It is possible to extend satellite communication capacity average 30 transponders for full electric and average 10 transponders for a hybrid system by using the benefit of propellant mass reduction. It takes 4-8 months to reach geostationary orbit for full electric satellite but in a chemical propulsion satellite, it takes a few days. Satellite subjects to additional radiation due to this long trip and hence additional aging. Expected revenue loss is another issue and conventional insurance policy needs an amendment to be in line with electric propulsion technology. The development of full electric satellite lowers the cost per transponder significantly. Elektrikli itki sistemleri son yıllarda haberleşme uydularında kullanılmakta ve gittikçe yaygınlaşmaktadır. Elektrikli itki veya hibrit itki sistemi kullanıldığında uydu yakıt mikatrında ciddi azalma olmaktadır. Klasik kimyasal itki sistemlerinde uydu fırlatma ağırlığının ortalama 2/3 ünün yakıt olduğu düşünüldüğünde, yakıt kütlesindeki bu büyük azalma uydu tasarımını ve tercihleri değiştirmektedir. Elektrikli itki sistemleri, klasik kimyasal itki sistemlerine göre uydu büyüklüğüne ve fırlatıcı performansına bağlı olarak 3-4 kat daha az, hibrit uydulara göre 1-2 kat daha az yakıta ihtiyaç duymaktadır. Bu kazanım uydu fırlatma ağırlığının azaltılmasında kullanıldığında fırlatma ağılığı elektrik itkili uydularda %40 azalmakta, hibrit itkili uydularda %15 azalmakta dolayısıyla fırlatma maliyeti %40 ve %15 oranında azalmaktadır. Yakıt kütlesinden elde edilen bu kazanım, uydu haberleşme kapasitesinin artırılmasında kullanıldığında elektrik itkili uydularda ortalama 30 yansıtıcı (transponder), hibrit itkili