I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S )   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 ,   p p .   5 4 ~ 6 3   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s . v 8 . i 1 . p p 5 4 - 6 3       5 4       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g     t h e   e f f e c t   o f   u s i n g   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n       A .   L o t f y ,   W . A n i s ,   J o s e p h   V .   M .   H a l i m   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   A i n   S h a m s   U n i v e r s i t y ,   E g y p t       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   N o v   2 9 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   J a n   3 1 ,   2 0 1 9   A c c e p t e d   F e b   1 9 ,   2 0 1 9       T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a n   o p t i m u m   d e s i g n   o f   t h e   s o l a r   P h o t o - V o l t a i c   ( P V )   p o w e r   s y s t e m   f o r   s m a l l   G e o s t a t i o n a r y   E a r t h   O r b i t   ( G E O )   s a t e l l i t e s   u s i n g   t r i p l e   j u n c t i o n   s o l a r   c e l l s   a n d   a d v a n c e d   L i t h i u m   I o n   b a t t e r i e s .   T h e   p a p e r   a p p l i e s   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m   o n   v a r i o u s   p r o p u l s i o n   t e c h n o l o g i e s ;   f u l l   c h e m i c a l ,   f u l l   e l e c t r i c a l   a n d   h y b r i d   p r o p u l s i o n s .   T h i s   r e s e a r c h   w o r k   s t u d i e s   t h e   c a p a b i l i t y   t o   f u l f i l   e f f i c i e n t l y   a l l   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   b o t h   t h e   l a u n c h i n g   a n d   t h e   o n - s t a t i o n   p h a s e s   w h i l e   r e d u c i n g   t h e   h i g h   c o s t   c h a l l e n g e .   S i n c e   t h e   p r o p u l s i o n   t y p e   i s   a   k e y   f a c t o r   f o r   t h e   s a t e l l i t e   c o s t ,   a n   e c o n o m i c   a n a l y s i s   i s   d e m o n s t r a t e d   a n d   i n v e s t i g a t e d   i n   t w o   d i f f e r e n t   s t r a t e g i e s .   T h e   f i r s t   s c e n a r i o   f i x e s   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   a n d   o f f e r s   t h e   r e v e n u e   d u e   t o   t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d .   H o w e v e r ,   t h e   s e c o n d   s c e n a r i o   e v a l u a t e s   t h e   s a v i n g   p r o f i t s   d u e   t o   t h e   r e d u c t i o n   i n   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   u s i n g   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s .   T h e   a n a l y t i c a l   c o m p a r i s o n   a m o n g   t h e   d i f f e r e n t   p r o p u l s i o n   t e c h n i q u e s   s h o w s   t h e   s u p e r i o r   a d v a n t a g e s   o f   u s i n g   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e s .   K e y w o r d s :   E c o n o m i c   E l e c t r i c   p r o p u l s i o n   G E O   s a t e l l i t e   L i t h i u m   i o n   b a t t e r i e s   M u l t i j u n c t i o n   s o l a r   c e l l   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   A .   L o t f y ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   A i n   S h a m s   U n i v e r s i t y ,   N o u r   M o s q u e   3 8   A b b a s i a   N e x t   E l - M o h a m a d y ,   A l   W a i l i ,   C a i r o ,   E g y p t .   E m a i l :   a l o t f y 7 1 8 @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N   S m a l l   G e o s t a t i o n a r y   E a r t h   O r b i t   ( G E O )   s a t e l l i t e s   a r e   p r o p o s e d   t o   a c c o m p l i s h   e f f i c i e n t l y   t h e   g e o s t a t i o n a r y   m i s s i o n s   w i t h   a   l a u n c h   m a s s   o f   2   t o   3 . 5   t o n s   a n d   a   l i f e t i m e   o f   1 0   t o   1 5   y e a r s .   T h e   s a t e l l i t e   p o w e r   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   t w o   m a i n   p a r t s ;   t h e   s o l a r   a r r a y   a n d   t h e   s t o r a g e   b a t t e r i e s .   T h e   P h o t o v o l t a i c   ( P V )   s o l a r   a r r a y s   a r e   t h e   p r i m a r y   s o u r c e   o f   c o n v e r t i n g   t h e   s o l a r   e n e r g y   t o   a n   e f f e c t i v e   e l e c t r i c a l   p o w e r   a n d   t h e   a r r a y s   c o n f i g u r a t i o n   d e p e n d   o n   t h e   s p a c e c r a f t   s t a b i l i z a t i o n   t e c h n i q u e ,   t h e   t y p e   o f   t h e   o r b i t   a n d   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   [ 1 ] .   T h e   s t o r a g e   b a t t e r i e s   a r e   c h a r g e d   u s i n g   t h e   g e n e r a t e d   p o w e r   o f   t h e   s o l a r   a r r a y s   d u r i n g   t h e   d a y l i g h t   a n d   t h e y   a r e   u s e d   t o   s a t i s f y   a l l   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   t h e   e c l i p s e   d u r a t i o n s .   I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   p r o p o s e d   s o l a r   s y s t e m   u s e s   t h e   t r i p l e   j u n c t i o n   ( 3 J )   s o l a r   c e l l s ,   w h i c h   h a v e   h i g h e s t   e f f i c i e n c y   a n d   l i g h t e s t   w e i g h t .   A l s o ,   i t   e x p l o i t s   t h e   b e n e f i t s   o f   a   c e r t a i n   t y p e   o f   t h e   L i t h i u m   I o n   b a t t e r i e s     ( L i - i o n   V E S 1 8 0 )   d u e   t o   i t s   l o w   m a s s   a n d   h i g h   s t o r a g e   c a p a c i t y .     B a s i c a l l y ,   t h e r e   a r e   t h r e e   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n   i n   t h e   s a t e l l i t e   m a r k e t .   T h e   f i r s t   a n d   m o s t   c o m m o n   t y p e   i s   t h e   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n   ( C P ) ,   w h i c h   u s e s   t h e   c h e m i c a l   r e a c t i o n s   t o   p r o d u c e   a   f l o w   o f   f a s t - m o v i n g   h o t   g a s .   S o ,   t h e   s a t e l l i t e   c a n   r e a c h   t h e   G E O   i n   f e w   d a y s   s i n c e   t h e   l i q u i d   a p o g e e   a n d   p e r i g e e   e n g i n e s   c a n   p r o v i d e   s t r o n g   p u s h e s   u s i n g   t h e s e   c h e m i c a l   r e a c t i o n s .   A l s o ,   t h e   c h e m i c a l   t h r u s t e r s   c a n   p e r f o r m   a l l   t h e   s t a t i o n   k e e p i n g   m a n e u v e r s   a n d   m o s t   o f   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   o p e r a t i o n s   u s i n g   t h i s   c h e m i c a l   f u e l   d u r i n g   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e .   T h e r e f o r e ,   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   i s   d e t e r m i n e d   b y   t h e   a m o u n t   o f   f u e l   t h a t   c a n   b e   s t o r e d   i n   t h e   p r o p e l l a n t   t a n k s .   H o w e v e r ,   a l l   t h e   o p e r a t i o n s   o f   t h e   s a t e l l i t e   s u b s y s t e m s ,   e s p e c i a l l y   t h e   p a y l o a d   a n d   T e l e m e t r y / C o m m a n d / R a n g i n g   ( T C R )   s u b s y s t e m s ,   d e p e n d   o n   t h e   s o l a r   p o w e r .   T h e   s e c o n d   t y p e   i s   t h e   f u l l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   u s i n g     ( A .   L o t f y )   5 5 e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n   ( E P ) ,   w h i c h   d e p e n d s   o n l y   o n   t h e   g e n e r a t e d   p o w e r   f r o m   t h e   s o l a r   a r r a y s   e i t h e r   d u r i n g   t h e   t r a n s f e r   o r b i t s   p h a s e   o r   t o   p e r f o r m   t h e   s t a t i o n   k e e p i n g   m a n e u v e r s ,   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   a n d   f u l f i l   t h e   s u b s y s t e m s   o p e r a t i o n s .   T h e   e l e c t r i c   p r o p u l s i o n   i s   l i m i t e d   b y   t h e   a m o u n t   o f   t h e   a v a i l a b l e   p o w e r   t h a t   c a n   b e   g e n e r a t e d   b y   t h e   s o l a r   p a n e l s   a n d   s t o r e d   i n   t h e   b a t t e r i e s .   T h i s   c a u s e s   t h a t   t h e   l a u n c h i n g   a n d   G e o s t a t i o n a r y   T r a n s f e r   O r b i t s   ( G T O )   p h a s e   c a n   b e   e x t e n d e d   u p   t o   s i x   m o n t h s   t o   r e a c h   t h e   G E O .   H o w e v e r ,   i t   o f f e r s   s e v e r a l   a d v a n t a g e s   o v e r   t h e   c h e m i c a l   t y p e .   F i r s t ,   t h e   e c o n o m i c   b e n e f i t s   d u e   t o   r e d u c i n g   t h e   l a u n c h i n g   m a s s ,   o r   t h e   o p p o r t u n i t y   t o   i n c r e a s e   t h e   s e r v i c e   p a y l o a d   m a s s   i n   a d d i t i o n   t o   i n c r e a s i n g   t h e   o p e r a t i o n a l   l i f e t i m e   [ 1 ] .   S e c o n d ,   t h e   o p e r a t i o n a l   b e n e f i t s   s i n c e   t h e   e l e c t r i c - p r o p u l s i o n   e n g i n e s   a n d   t h r u s t e r s   a r e   m o r e   e f f i c i e n t   t h a n   c h e m i c a l   o n e s ,   i n   t h e   s e n s e   t h a t   t h e y   r e q u i r e   m u c h   l e s s   p r o p e l l a n t   t o   p r o d u c e   t h e   s a m e   o v e r a l l   e f f e c t .   M o r e o v e r ,   t h e   e l e c t r i c   t h r u s t e r s   h a v e   t h e   a b i l i t y   t o   r e g u l a t e   t h e   f o r c e   a p p l i e d   t o   t h e   s p a c e c r a f t   i n   v e r y   a c c u r a t e   m a n n e r   a n d   c o n s e q u e n t l y ,   c o n t r o l   t h e   s p a c e c r a f t s   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   a l o n g   i t s   o r b i t   w i t h   a n   i n c o m p a r a b l e   p r e c i s i o n .   T h e   t h i r d   p r o p u l s i o n   t y p e   i s   t h e   h y b r i d ,   w h i c h   c a n   b e   c o n s i d e r e d   a s   a   m i x   o f   t h e   p r e v i o u s   t w o   t y p e s   [ 2 ] .   F o r   t h i s   t y p e ,   t h e   k i c k s   o f   t h e   t r a n s f e r   o r b i t s   a r e   p e r f o r m e d   u s i n g   t h e   c h e m i c a l   f u e l .   H o w e v e r ,   t h e   s t a t i o n   k e e p i n g   m a n e u v e r s ,   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   o p e r a t i o n s   a n d   t h e   s u b s y s t e m s   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d e p e n d   o n   t h e   e l e c t r i c a l   p o w e r   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   s o l a r   a r r a y s .   I n   t h i s   p a p e r ,   a n   o p t i m u m   d e s i g n   f o r   t h e   s a t e l l i t e   P V   s y s t e m   w i l l   b e   a p p l i e d   o n   G E O   s a t e l l i t e s   a n d   s t u d i e d   f o r   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n ,   i n c l u d i n g   f u l l   c h e m i c a l ,   h y b r i d   a n d   f u l l   e l e c t r i c a l .   P r a c t i c a l l y ,   t h e   d e s i g n   s a t i s f i e s   a l l   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   a n d   i t s   m e t h o d o l o g y   c a n   b e   s u m m a r i z e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   s t e p s :   F i r s t ,   d e f i n i n g   t h e   s a t e l l i t e   o r b i t a l   p e r i o d   a n d   t h e   e c l i p s e   d u r a t i o n ,   u s e d   i n   t h e   p r e s e n t e d   d e s i g n ;   i d e n t i f y i n g   t h e   p o w e r   d e m a n d   o f   t h e   s a t e l l i t e   o p e r a t i o n s ,   t h a t   c o p e s   w i t h   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e .   T h i s   i n c l u d e s   t h e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   t o   p e r f o r m   t h e   o n - s t a t i o n   k e e p i n g   m a n e u v e r s   a n d   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   i n   c a s e   o f   u s i n g   e i t h e r   h y b r i d   o r   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n s .   A l s o ,   t h e   r e q u i r e d   t h r u s t   p o w e r   t o   p e r f o r m   t h e   G T O   k i c k s ,   t i l l   r e a c h i n g   t h e   G E O ,   i n   c a s e   o f   u s i n g   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n .   T h i s   i s   i n   a d d i t i o n   t o   s a t i s f y i n g   t h e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   o f   t h e   v a r i o u s   s a t e l l i t e   s u b s y s t e m s ;   e s t i m a t i n g   t h e   r e q u i r e d   a r e a   a n d   m a s s   o f   t h e   s a t e l l i t e   s o l a r   a r r a y ,   u s i n g   t h e   s e l e c t e d   s o l a r   c e l l   t y p e .   T h i s   i s   i n   a d d i t i o n   t o   c a l c u l a t i n g   t h e   c o r r e s p o n d i n g   t o t a l   n u m b e r   o f   a s s e m b l e d   s o l a r   c e l l s   i n   t h e   s o l a r   a r r a y ;   t h e   l a s t   i s   c a l c u l a t i n g   t h e   o p t i m u m   s i z e ,   m a s s   a n d   t h e   r e q u i r e d   c a p a c i t y   o f   t h e   s e l e c t e d   b a t t e r y   b a n k .   T h i s   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s :   S e c t i o n   2   p r e s e n t s   t h e   d e s i g n   o f   t h e   s o l a r   a r r a y   o f   t h e   p r o p o s e d   p o w e r   s y s t e m   a n d   a p p l i e s   i t   f o r   v a r i o u s   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n .   T h e   d e t a i l s   o f   t h e   b a t t e r y   s i z i n g ,   m a s s   a n d   s t o r a g e   c a p a c i t y   a r e   d i s c u s s e d   i n   s e c t i o n   3   f o r   a l l   t h e   p r o p u l s i o n   t y p e s .   I n   s e c t i o n s   4 ,   t h e   e c o n o m i c   a n a l y s i s   i s   p r e s e n t e d   i n   t w o   s t r a t e g i e s   t o   c o m p a r e   b e t w e e n   t h e   p r o p u l s i o n   t e c h n o l o g i e s ;   t h e   f i r s t   d e m o n s t r a t e s   t h e   r e v e n u e   d u e   t o   t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d   f o r   t h e   s a m e   s a t e l l i t e   w e i g h t   a n d   t h e   s e c o n d   s h o w s   t h e   s a v i n g   p r o f i t s   d u e   t o   t h e   r e d u c t i o n   i n   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   u s i n g   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   t r a n s p o n d e r s .   F i n a l l y ,   t h e   c o n c l u s i o n   i s   d r a w n   i n   s e c t i o n   5 .       2 .   T H E   S O L A R   A R R A Y   D E S I G N     I n i t i a l l y ,   a   f u l l   c h e m i c a l   s m a l l   g e o s t a t i o n a r y   s a t e l l i t e   i s   u s e d   a s   a   s t u d y   c a s e .   T h e   s a t e l l i t e   h a s   a   l i f e t i m e   o f   1 2   y e a r s   a n d   a   t o t a l   m a s s   o f   3 0 2 8   k g   w h e r e a s   t h e   f u e l   m a s s   i s   1 6 9 3   k g .   A l s o ,   t h e   o r b i t a l   p e r i o d   i s   2 3 . 5 6   h o u r s   a n d   t h e   m a x i m u m   e c l i p s e   d u r a t i o n   i s   7 2   m i n u t e s .   T h e   p a r a m e t e r s   o f   t h e   p r o p o s e d   p o w e r   s y s t e m   a r e   d e m o n s t r a t e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   d a t a :   a .   T h e   e s s e n t i a l   a v e r a g e   p o w e r   i s   a s s u m e d   t o   b e   5 . 8 5 9   k W   e i t h e r   d u r i n g   d a y l i g h t   o r   e c l i p s e ,     =     =   5 . 8 5 9   k W ,   w h e r e     a n d     d e n o t e   t h e   s p a c e c r a f t   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   e c l i p s e   a n d   d a y l i g h t ,   r e s p e c t i v e l y .   b .   A   p o w e r   t r a c k i n g   m e c h a n i s m   i s   a p p l i e d   b y   u s i n g   a   S o l a r   A r r a y   D r i v e   M e c h a n i s m   ( S A D M )   t o   h a v e   a   p e a k   g e n e r a t e d   p o w e r   d u r i n g   d a y l i g h t .     c .   T h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   s u b s y s t e m   w i l l   b e   r o u g h l y   =   0 . 8   a n d   =   0 . 9   w h e r e     i s   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s p a c e c r a f t   p o w e r   s u b s y s t e m   t o   s u p p l y   t h e   p o w e r   f r o m   t h e   a r r a y   t o   t h e   l o a d s   i n   d a y l i g h t .   H o w e v e r ,     i s   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s p a c e c r a f t   p o w e r   s u b s y s t e m   t o   s u p p l y   t h e   p o w e r   f r o m   t h e   a r r a y   t o   t h e   b a t t e r i e s   f o r   c h a r g i n g   d u r i n g   d a y l i g h t   a n d   f r o m   t h e   b a t t e r i e s   t o   t h e   l o a d s   d u r i n g   e c l i p s e   [ 3 ] .   d .   T h e   d e g r a d a t i o n   p e r   y e a r   f o r   t h e   m u l t i - j u n c t i o n   s o l a r   c e l l s ,   l i k e   t h e   t r i p l e   j u n c t i o n   ( 3 J )   c e l l s ,   i s   0 . 5 % .   A l s o ,   t h e   n o m i n a l   v a l u e   o f   t h e   I n h e r e n t   d e g r a d a t i o n   ( I d )   i s   0 . 7 7   [ 4 ] .   T h e   t o t a l   e x t e n t   o f   t h e   g e n e r a t e d   p o w e r ,   t h a t   c a n   b e   a c h i e v e d   b y   t h e   s o l a r   a r r a y   d u r i n g   t h e   d a y l i g h t ,   i s   d e t e r m i n e d   b y   s u m m i n g   t h e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   o f   t h e   s p a c e c r a f t   d u r i n g   t h e   d a y l i g h t   a n d   t h e   n e e d e d   p o w e r   t o   c h a r g e   t h e   b a t t e r i e s   t o   a c c o m p l i s h   t h e   e c l i p s e   p o w e r   d e m a n d s .   T h e n ,   t h e   s o l a r   a r r a y   g e n e r a t e d   p o w e r     c a n   b e   e x p r e s s e d   a s :     = =   7 . 6 7   k W   ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :   5 4     6 3   5 6 w h e r e     a n d     a r e   t h e   e c l i p s e   a n d   t h e   d a y l i g h t   d u r a t i o n s   f o r   t h e   s a t e l l i t e   i n   i t s   o r b i t ,   r e s p e c t i v e l y .   I t   s h o u l d   b e   n o t e d   t h a t     e q u a l s   7 2   m i n u t e s   w h e r e a s     i s   e q u a l   t o   1 3 4 1 . 6   m i n u t e s .     I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   s o l a r   a r r a y   d e s i g n   w i l l   b e   d e s c r i b e d   t h e   f o l l o w i n g   s t e p s :   a .   E s t i m a t i n g   t h e   o u t p u t   p o w e r   p e r   u n i t   a r e a   o f   t h e   s o l a r   a r r a y   T h e   o u t p u t   p o w e r   p e r   u n i t   a r e a     c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   m u l t i p l y i n g   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   P V   m a t e r i a l   ( ƞ )   b y   t h e   s o l a r   r a d i a t i o n   i n t e n s i t y   ( ) .   S i n c e   t h e   p o w e r   e f f i c i e n c y   o f   t h e   3 J   s o l a r   c e l l s   i s   3 0 %   a n d     e q u a l s   t o   1 3 6 7 w /   [ 5 ] ,     c a n   b e   p r e s e n t e d   a s :     =   ( )   × ƞ   =   4 1 0 . 1   W a t t /     ( 2 )     b .   C a l c u l a t i n g   t h e   r e q u i r e d   o u t p u t   p o w e r   a t   t h e   b e g i n n i n g   o f   l i f e   ( B O L )   o f   t h e   s a t e l l i t e       =   c o s   =   3 1 5 . 7 8   W a t t   ( 3 )     w h e r e     i s   t h e   i n c i d e n c e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   v e c t o r   n o r m a l   t o   t h e   s o l a r   a r r a y   a n d   t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   s u n   l i n e .   I n   t h e   p r e s e n t e d   d e s i g n ,     e q u a l s   z e r o   s i n c e   t h e   s a t e l l i t e   u s e s   a   p o w e r   t r a c k i n g   m e c h a n i s m .     c .   T h e   p o w e r   d e g r a d a t i o n   f a c t o r   ( )   t h r o u g h   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   i s   g i v e n   a s     = ( 1 d e g r a d a t i o n   p e r   y e a r )   = 0 . 9 4   ( 4 )     d .   E s t i m a t i n g   t h e   o u t p u t   p o w e r   a t   t h e   s a t e l l i t e   e n d   o f   l i f e   ( E O L )     P E O L = P B O L   L d   =   2 9 6 . 8 3   W a t t s     ( 5 )     e .   D e t e r m i n i n g   t h e   r e q u i r e d   a r e a   ( A s a )   a n d   m a s s   ( M s a )   o f   t h e   s o l a r   a r r a y     =   = 2 5 . 8       ( 6 )     T h e   s p e c i f i c   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p l a n a r   a r r a y   i s   t a k e n   t o   b e   7 0   W / K g   [ 6 ] .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   r e q u i r e d   m a s s   o f   t h e   s o l a r   a r r a y   c a n   b e   e v a l u a t e d   a s :     =   = 1 0 9 . 5 7       ( 7 )     f .   C a l c u l a t i n g   t h e   r e q u i r e d   n u m b e r   ( N s a )   o f   t h e   a s s e m b l e d   s o l a r   c e l l s   i n   t h e   s o l a r   a r r a y   T h e   d a t a   o f   t h e   A z u r   S p a c e   f o r   t h e   3 J   s o l a r   c e l l s   i s   u s e d   i n   t h e   p r e s e n t e d   d e s i g n ,   w h e r e   t h e   B u s   v o l t a g e   i s   = 1 0 0       a n d   t h e   c e l l   p o w e r   i s   = 1 . 2 4   W a t t .   T h e r e f o r e ,   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   t h e   a s s e m b l e d   t r i p l e   j u n c t i o n s   ( 3 J )   c e l l s   i n   t h e   s o l a r   a r r a y   c a n   b e   o b t a i n e d   a s :     N s a = = 6 1 8 5 c e l l s   ( 8 )     I n   t h e   f o l l o w i n g   d i s c u s s i o n ,   a   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n   ( f u l l   c h e m i c a l ,   h y b r i d   a n d   f u l l   e l e c t r i c a l )   i s   p e r f o r m e d   i n   p o w e r   b u d g e t ,   r e q u i r e d   s o l a r   a r r a y   a r e a   a n d   m a s s   p o i n t s   o f   v i e w .     a .   A l l   t h e   p r e v i o u s   c a l c u l a t i o n s   a r e   p e r f o r m e d   i n   c a s e   o f   u s i n g   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n ,   w h e r e   t h e   g e n e r a t e d   p o w e r   o f   t h e   s o l a r   a r r a y s   i s   o n l y   u s e d   t o   f u l f i l   t h e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   o f   t h e   s a t e l l i t e   s u b s y s t e m s .   H o w e v e r ,   a l l   t h e   m a n e u v e r s   a n d   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   i n   a d d i t i o n   t o   t h e   t r a n s f e r   o r b i t s   k i c k s   a r e   p e r f o r m e d   u s i n g   t h e   c h e m i c a l   f u e l .     b .   E i t h e r   f o r   f u l l   c h e m i c a l   o r   h y b r i d   s a t e l l i t e s ,   t h e   r e q u i r e d   a m o u n t   o f   t h e   c h e m i c a l   f u e l   t o   t r a n s f e r   t h e   s a t e l l i t e   d u r i n g   t h e   G T O   t i l l   r e a c h i n g   t h e   G E O   i s   1 2 3 0   k g .     c .   F o r   b o t h   f u l l   e l e c t r i c a l   a n d   h y b r i d   s a t e l l i t e s ,   t h e   d a i l y   N o r t h - S o u t h   a n d   E a s t - W e s t   s t a t i o n   k e e p i n g   m a n o e u v r e s ,   i n   a d d i t i o n   t o   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   e v e r y   1 - 2   d a y s ,   a r e   p e r f o r m e d   u s i n g   t h e   s o l a r   a r r a y s   p o w e r   [ 7 ] .   D u r i n g   t h e   d e s i g n e d   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   ( 1 0 - 1 5   y e a r s   i n   t h i s   p a p e r ) ,   t h e   t h r u s t e r s   r e q u i r e   a b o u t   8 0 - 1 0 0   m N   f o r   t h e   o r b i t a l   c o r r e c t i o n   o p e r a t i o n s   [ 8 ]   a n d   a b o u t   4 0 - 8 0   m N   f o r   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   [ 1 ] .   T o   s a t i s f y   t h e   p r e v i o u s   t h r u s t e r s   f o r c e   f o r   t h e   o r b i t a l   a n d   a t t i t u d e   c o n t r o l ,   t h e   p o w e r   d e m a n d   o f   t h e   s a t e l l i t e   w i l l   i n c r e a s e   a b o u t   1 . 8 - 2 . 7   k W   m o r e   t h a n   t h e   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n   t y p e   [ 9 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   u s i n g     ( A .   L o t f y )   5 7 d .   D e p e n d i n g   o n   t h e   p r e v i o u s   m e t h o d o l o g y ,   t h e   s a t e l l i t e   u s i n g   h y b r i d   p r o p u l s i o n   n e e d s   a b o u t   1 . 8 - 2 . 7   k W   e x t r a   a v e r a g e   p o w e r   m o r e   t h a n   u s i n g   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n .   T h i s   i s   i n   o r d e r   t o   p e r f o r m   t h e   r e q u i r e d   s t a t i o n   k e e p i n g   a n d   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s   d u r i n g   a   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   o f   1 0 - 1 5   y e a r s .   U s i n g   t h e   s a m e   f o r m u l a s   o f   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e ,   t h e   r e q u i r e d   g e n e r a t e d   p o w e r   ( )   f r o m   t h e   s o l a r   a r r a y   f o r   t h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   a s   1 0 . 0 3 - 1 1 . 2 1   k W .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   r e q u i r e d   a r e a   a n d   w e i g h t   o f   t h e   s o l a r   a r r a y   w i l l   b e   i n c r e a s e d .   T h e   c a l c u l a t e d   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   s o l a r   a r r a y   a r e a   ( )   w i l l   i n c r e a s e   t o   3 3 . 8 - 3 7 . 7 6   ,   t h e   s o l a r   a r r a y   m a s s   ( )   w i l l   b e   1 4 3 . 2 9 - 1 6 0 . 1 4   k g   a n d   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   t h e   a s s e m b l e d   c e l l s   i n   t h e   s o l a r   a r r a y   ( N s a )   w i l l   b e   8 0 8 8 - 9 0 4 0   c e l l s .     e .   U s i n g   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n ,   t h e   s a t e l l i t e   n e e d s   a p p r o x i m a t e l y   3 2 0 - 5 4 0   m N   f o r   i t s   G T O   k i c k s   t i l l   r e a c h i n g   t h e   G E O   a n d   a b o u t   8 0 - 1 6 0   m N   f o r   t h e   o r b i t   t o p p i n g   [ 1 ] .   B y   a d d i n g   t h e   p r e v i o u s l y   m e n t i o n e d   r e q u i r e m e n t s   o f   t h e   t h r u s t e r s   t o   s a t i s f y   t h e   o r b i t a l   a n d   a t t i t u d e   c o n t r o l   c o r r e c t i o n s ,   w i t h   a   c o n s i d e r a b l e   s a f e t y   m a r g i n ,   t h e   s a t e l l i t e   n e e d s   a b o u t   8 0 0   m N - 1 N   d u r i n g   t h e   d e s i g n e d   l i f e t i m e .   T h i s   m e a n s   t h a t   t h e r e   i s   a r o u n d   1 6 - 2 0   k W   e x t r a   a v e r a g e   p o w e r   i s   r e q u i r e d   m o r e   t h a n   t h e   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n   [ 1 0 ] .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   s o l a r   a r r a y   f o r   t h e   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   s h o u l d   g e n e r a t e   p o w e r   ( )   o f   2 8 . 6 3 - 3 3 . 8 7   k W .   T h e r e f o r e ,   t h e   c a l c u l a t e d   s o l a r   a r r a y   a r e a   ( )   i s   9 0 . 4 5 - 1 1 4 . 0 9   ,   t h e   s o l a r   a r r a y   m a s s   ( )   i s   3 1 2 . 2 7 - 4 8 3 . 8 6   k g   a n d   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   t h e   a s s e m b l e d   c e l l s   ( N s a )   i s   2 3 0 8 8 - 2 7 3 1 4   c e l l s .   F i g u r e   1   s h o w s   s o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n .   F i g u r e   2   s h o w s   s o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   h y b r i d   p r o p u l s i o n .   F i g u r e   3   s h o w s   s o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n .           F i g u r e   1 .   S o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   f u l l   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n           F i g u r e   2 .   S o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   h y b r i d   p r o p u l s i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :   5 4     6 3   5 8     F i g u r e   3 .   S o l a r   a r r a y   r e q u i r e d   a r e a   v e r s u s   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n       F i g u r e s   1 ,   2   a n d   3   i l l u s t r a t e   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   r e q u i r e d   a r e a   o f   t h e   d e s i g n e d   s o l a r   a r r a y   v e r s u s   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   u s i n g   f u l l   c h e m i c a l ,   h y b r i d   a n d   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n s ,   r e s p e c t i v e l y .   A s   m e n t i o n e d   b e f o r e ,   t h e   s o l a r   a r r a y   i n   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e   g e n e r a t e s   t h e   p o w e r   f o r   o n l y   t h e   s u b s y s t e m s   r e q u i r e m e n t s   w h e r e a s   t h e   c h e m i c a l   f u e l   i s   u s e d   i n   a l l   o t h e r   s t a g e s ,   i n c l u d i n g   t r a n s f e r   o r b i t s ,   m a n e u v e r i n g   a n d   a t t i t u d e   c o n t r o l   o p e r a t i o n s .   A l s o ,   h y b r i d   s a t e l l i t e   u s e s   t h e   s o l a r   a r r a y   t o   g e n e r a t e   p o w e r   f o r   s a t e l l i t e   s u b s y s t e m s ,   a t t i t u d e   c o n t r o l   a n d   m a n e u v e r i n g   r e q u i r e m e n t s   w h i l e   t h e   c h e m i c a l   f u e l   i s   u s e d   o n l y   f o r   t h e   t r a n s f e r   o r b i t s .   M o r e o v e r ,   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   u s e s   t h e   s o l a r   a r r a y   g e n e r a t e d   p o w e r   f o r   a l l   m i s s i o n s ,   i n c l u d i n g   G T O ,   m a n e u v e r i n g ,   a t t i t u d e   c o n t r o l   a n d   s u b s y s t e m s   p o w e r   r e q u i r e m e n t s .   A s   a   r e s u l t ,   t h e   f i g u r e s   s h o w   t h a t   t h e   l a r g e s t   r e q u i r e d   a r e a   o f   t h e   s o l a r   a r r a y   w i l l   b e   i n   c a s e   o f   u s i n g   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n .   A l s o ,   t h e   r e q u i r e d   s o l a r   a r r a y   a r e a   f o r   t h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   i s   l a r g e r   t h a n   t h a t   i n   c a s e   o f   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e .   I n   a d d i t i o n ,   t h e r e   i s   a   l i n e a r   p r o p o r t i o n a l   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   d e s i g n e d   l i f e t i m e   o f   t h e   s a t e l l i t e   a n d   t h e   r e q u i r e d   s o l a r   a r r a y   a r e a   s i n c e   a s   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   i n c r e a s e s ,   t h e   m a n u f a c t u r e d   s o l a r   a r r a y   a r e a   s h o u l d   b e     i n c r e a s e d ,   r e s p e c t i v e l y .         3 .   D E S I G N   O F   T H E   L I - I O N   B A T T E R Y   D u r i n g   t h e   n o n - s h a d o w i n g   p e r i o d s ,   t h e   s a t e l l i t e   c h a r g e s   t h e   b a t t e r i e s   u s i n g   t h e   g e n e r a t e d   p o w e r   o f   t h e   s o l a r   a r r a y s .   T h e   b a t t e r y   s t o r a g e   c a p a c i t y   i s   u s e d   t o   p r o v i d e   t h e   s a t e l l i t e   s u b s y s t e m s   w i t h   t h e i r   r e q u i r e d   p o w e r   d u r i n g   t h e   e c l i p s e   p e r i o d s .   T h i s   i s   i n   a d d i t i o n   t o   s u p p o r t i n g   t h e   r e q u i r e d   s t a t i o n   k e e p i n g   m a n e u v e r s   a n d   t h e   a t t i t u d e   c o n t r o l   o p e r a t i o n s   i n   t h e   e c l i p s e   p e r i o d s ,   i f   n e e d e d ,   i n   c a s e   o f   u s i n g   e i t h e r   f u l l   e l e c t r i c a l   o r   h y b r i d   p r o p u l s i o n s .   I n i t i a l l y ,   t h e   b a t t e r y   s i z i n g   f o r   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   u s i n g   t h e     f o l l o w i n g   p r o c e d u r e :     a .   S e l e c t i n g   t h e   t y p e   o f   t h e   b a t t e r i e s   B a t t e r i e s   t e c h n o l o g y   c a n   o f f e r   m a n y   t y p e s   t o   t h e   s a t e l l i t e   m a n u f a c t u r i n g ,   s u c h   a s   N i c k e l   C a d m i u m   ( N i C a d ) ,   N i c k e l   H y d r o g e n ,   L i t h i u m   I o n   ( L i - i o n ) ,   a n d   S o d i u m   S u l f u r .   L i - i o n   b a t t e r i e s   h a v e   t h e   e f f i c i e n t   q u a l i f i c a t i o n   f o r   t h e   s p a c e   t e c h n o l o g y   a n d   c o n s e q u e n t l y ,   t h i s   t y p e   o f   b a t t e r i e s   a r e   c u r r e n t l y   t h e   c o m m o n   s t o r a g e   d e v i c e s   f o r   v a r i o u s   s a t e l l i t e   a p p l i c a t i o n s .   I n   t h i s   p a p e r ,   a n   a d v a n c e d   t y p e   o f   L i - i o n   b a t t e r i e s ,   c a l l e d   L i - i o n   V E S 1 8 0 ,   i s   s e l e c t e d   f o r   t h e   p r e s e n t e d   d e s i g n   d u e   t o   i t s   l o w   m a s s   a n d   h i g h   s t o r a g e   c a p a c i t y .   F o r   t h e   L i - i o n   V E S 1 8 0   b a t t e r i e s ,   t h e   c e l l   v o l t a g e   i s   =   3 . 6   V d c   a n d   t h e   e n e r g y   d e n s i t y     i s   1 5 0 W h / K g   [ 1 1 ] .   T h e   D e p t h   o f   D i s c h a r g e   ( D O D )   i s   a s s u m e d   t o   b e   8 0   %   a n d   t h e   s a t e l l i t e   b u s   v o l t a g e   i s   =   1 2 0   V d c   [ 4 ] .   b .   D e t e r m i n i n g   t h e   n u m b e r   o f   c e l l s   ( N B )   n e e d e d   i n   t h e   s a t e l l i t e   L i - i o n   V E S 1 8 0   b a t t e r i e s :     =   = 3 3 . 3 3 3 3 c e l l s   ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   u s i n g     ( A .   L o t f y )   5 9 T h e r e f o r e ,   t h e   a p p l i e d   s a t e l l i t e   b u s   v o l t a g e     c a n   b e   e x p r e s s e d   a s :     =   ×   = 1 1 8 . 8       ( 1 0 )     c .   T h e   t o t a l   c a p a c i t y   ( )   o f   t h e   s a t e l l i t e   b a t t e r i e s   i s   g i v e n   b y     = (   )   (   ) (     ) ( )   =   9 6 . 8 4     ( 1 1 )     d .   T h e   r e q u i r e d   s t o r a g e   c a p a c i t y   ( )   o f   t h e   b a t t e r i e s   c a n   b e   c a l c u l a t e d   a s     =   ×   = 1 1 . 5     ( 1 2 )     e .   E s t i m a t i n g   t h e   t o t a l   m a s s   o f   t h e   s a t e l l i t e   b a t t e r i e s   ( M B a t t ) ,   r e q u i r e d   d u r i n g   e c l i p s e   T h e   l a s t   s t e p   i s   t o   e s t i m a t e   t h e   t o t a l   m a s s   o f   t h e   b a t t e r i e s ,   r e q u i r e d   t o   s a t i s f y   t h e   s p a c e c r a f t   p o w e r   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   e c l i p s e .   T h i s   c a n   b e   c a l c u l a t e d   a s   s h o w n   i n   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n   [ 1 2 ] .     =     = 7 6 . 6 7       ( 1 3 )     T h e   p r e v i o u s   c a l c u l a t i o n s   a r e   e x e c u t e d   f o r   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e   a n d   i n   t h i s   s e c t i o n ,   a   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e   d i f f e r e n t   p r o p u l s i o n   t e c h n i q u e s   w i l l   b e   p e r f o r m e d   u s i n g   t h e   s a m e   p r e v i o u s   s t e p s .   A s   m e n t i o n e d   b e f o r e ,   t h e   r e q u i r e d   g e n e r a t e d   p o w e r   ( )   f r o m   t h e   s o l a r   a r r a y   f o r   t h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   i s   1 0 . 0 3 - 1 1 . 2 1   k W   w h e r e a s   f o r   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e ,   i t   i s   2 8 . 6 3 - 3 3 . 8 7   k W .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   c a l c u l a t e d   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   r e q u i r e d   s t o r a g e   c a p a c i t y   a n d   t h e   m a s s   o f   t h e   b a t t e r i e s   f o r   h y b r i d   p r o p u l s i o n   s a t e l l i t e   w i l l   i n c r e a s e   t o   b e   1 5 . 0 4 - 1 6 . 8 1   k W h   a n d   1 0 0 . 2 7 - 1 1 2 . 0 7   k g ,   r e s p e c t i v e l y .   H o w e v e r ,   f o r   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e ,   t h e   r e q u i r e d   c a p a c i t y   a n d   t h e   m a s s   o f   t h e   b a t t e r i e s   a r e   4 2 . 9 5 - 5 0 . 8   k W h   a n d   2 8 6 . 3 3 - 3 3 8 . 6 7   k g ,   r e s p e c t i v e l y .       4 .   E C O N O M I C   A N A L Y S I S   F o r   a   c o m m e r c i a l   v i s i o n ,   t h e   p r o p u l s i o n   i s   t h e   p r e d o m i n a n t   f a c t o r   i n   t h e   s p a c e c r a f t   m a s s   a n d   t h i s   w i l l   a f f e c t   t h e   l a u n c h i n g   c o s t .   I n   t h e   s a t e l l i t e   m a r k e t ,   t h e   m a i n   g o a l   i s   t o   r e d u c e   t h e   w e i g h t   o f   t h e   s a t e l l i t e   w h i l e   m a i n t a i n i n g   t h e   p o s s i b i l i t y   o f   i n c r e a s i n g   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d .       T a b l e   1 .   C o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e   t h r e e   p r o p u l s i o n   t y p e s   f o r   a   G E O   s a t e l l i t e   o f   1 0 - 1 5   y e a r s   l i f e t i m e   T y p e   o f   p r o p u l s i o n   F u e l   m a s s   ( k g )   W e i g h t   o f   s o l a r   a r r a y   ( k g )   W e i g h t   o f   B a t t e r i e s   ( k g )   W e i g h t   o f   s o l a r   s y s t e m   ( k g )   R e d u c t i o n   i n   S a t e l l i t e   w e i g h t   ( % )   F u l l   c h e m i c a l   1 6 9 3   1 0 9 . 5 7   7 6 . 6 7   1 8 6 . 2 4   -   H y b r i d   1 2 3 0   1 4 3 . 2 9 - 1 6 0 . 1 4   1 0 0 . 2 7 - 1 1 2 . 0 7   2 4 3 . 5 6 - 2 7 2 . 2 1   2 2 - 2 4 %   F u l l   e l e c t r i c a l   -   3 1 2 . 2 7 - 4 8 3 . 8 6   2 8 6 . 3 3 - 3 3 8 . 6 7   5 9 8 . 6 - 8 2 2 . 5 3   5 0 - 6 0 %       T a b l e   1 .   d e m o n s t r a t e s   a   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e   p r o p u l s i o n   t e c h n i q u e s   f o r   a   G E O   s a t e l l i t e   o f   1 0 - 1 5   y e a r s   l i f e t i m e .   A s   s h o w n ,   t h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   o f f e r s   a b o u t   2 2 - 2 4 %   r e d u c t i o n   i n   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t .   H o w e v e r ,   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   c a n   o f f e r   a b o u t   5 0 - 6 0 %   r e d u c t i o n   i n   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   s i n c e   i t   s a v e s   t h e   h u g e   m a s s   o f   t h e   f u e l   a n d   t h e   p r o p e l l a n t   t a n k s   i n   s p i t e   o f   i t   n e e d s   a n   e x t r a   s o l a r   s y s t e m   w e i g h t ,   c o m p a r i n g   t o   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e .   T h e r e f o r e ,   t h e   u s a g e   o f   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n   t e c h n o l o g y   i n   t h e   s a t e l l i t e   m a r k e t   p r o p o s e s   s u p e r i o r   e c o n o m i c   b e n e f i t s   a s   f o l l o w s :     4 . 1 .     I n c r e a s e   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d   f o r   t h e   s a m e   s a t e l l i t e   w e i g h t   I n   t h e   e c o n o m i c   p r e s e n t   v a l u e   a n a l y s i s ,   t h e r e   a r e   t w o   m e t h o d s   o f   p a y m e n t ;   u n i f o r m   a n d   g e o m e t r i c   g r a d i e n t   p a y m e n t s .   T h i s   p a p e r   w i l l   f o l l o w   t h e   u n i f o r m   a p p r o a c h ,   w h e r e   a l l   t h e   i n s t a l m e n t s   o f   p a y m e n t     a r e   e q u a l .     =  ( )     ( 1 4 )     D e n o t e   ( X )   a s   t h e   i n i t i a l   p a y m e n t ,   ( A )   i s   t h e   i n s t a l m e n t   a m o u n t   o f   p a y m e n t ,   ( i )   i s   t h e   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e   a n d   ( Y )   i s   t h e   n u m b e r   o f   a n n u a l   i n s t a l m e n t s ,   w h i c h   i s   c o n s i d e r e d   t o   b e   e q u a l   t o   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   [ 1 3 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :   5 4     6 3   6 0 T h e   ( 1 4 )   i s   o n l y   e f f e c t i v e   w h e n   t h e   f o l l o w i n g   c o n d i t i o n s   a r e   f u l f i l l e d ;   t h e   f i r s t   i n s t a l m e n t   i s   p a i d   a f t e r   o n e   y e a r   f r o m   t h e   i n i t i a l   p a y m e n t   ( X ) ,   t h e   a m o u n t   o f   t h e   i n s t a l m e n t s   a r e   e q u a l   a n d   t h e   d u r a t i o n s   b e t w e e n   t h e   p e r i o d i c   i n s t a l m e n t s   a r e   a l s o   e q u a l .   I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   s a t e l l i t e   i s   u s e d   f o r   c o m m u n i c a t i o n   p u r p o s e s .   T h u s ,   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d   c o n s i s t s   o f   a   n u m b e r   o f   t r a n s p o n d e r s ,   e a c h   c o n t a i n s   a   n u m b e r   o f   c h a n n e l s   a n d   e a c h   c h a n n e l   o f f e r s   a   r e v e n u e   e v e r y   y e a r   d u r i n g   t h e   w h o l e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e .   T h e   f o l l o w i n g   d i s c u s s i o n   w i l l   e m p h a s i z e   t h e   a c h i e v e d   r e v e n u e   o f   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   o v e r   t h e   f u l l   c h e m i c a l   o n e .   A s s u m e   t h a t     i s   t h e   s a t e l l i t e   s a v e d   w e i g h t   d u e   t o   u s i n g   t h e   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n   a n d     i s   t h e   t r a n s p o n d e r   w e i g h t .   T h u s ,   ( )   e x p r e s s e s   t h e   e x c e s s   n u m b e r   o f   t r a n s p o n d e r s   t h a t   c a n   b e   u s e d   i n   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e ,   f o r   t h e   s a m e   t o t a l   w e i g h t   o f   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e .   T h e r e f o r e ,   t h e   n u m b e r   o f   e x c e s s   c h a n n e l s   i n   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   w i l l   b e   K     , w h e r e   ( K )   i s   t h e   n u m b e r   o f   c h a n n e l s   p e r   t r a n s p o n d e r .   I f   t h e   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   p e r   c h a n n e l   i s   ( R ) ,   t h e   a n n u a l   p r o f i t   ( A P ) ,   d u e   t o   t h e   s a v e d   w e i g h t ,   w i l l   b e   e x p r e s s e d   a s :     A P =   K     R   ( 1 5 )     I n   c a s e   o f   r e n t i n g   a l l   t h e   c h a n n e l s   o f   t h e   s a t e l l i t e ,   t h e   e x t r a   c o s t   o f   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e   f o r   t h e   d e s i g n e d   l i f e t i m e   i s   g i v e n   b y :     = +     ( 1 6 )     w h e r e   ( )   i s   t h e   r e v e n u e   l o s s   d u e   t o   t h e   d e l a y e d   u s a g e   o f   a l l   c h a n n e l s ,   w h i c h   i s   a t t r i b u t a b l e   t o   t h e   G T O   d u r a t i o n   ( n )   t i l l   r e a c h i n g   t h e   G E O .   A l s o ,   ( )   i s   t h e   e x t r a   c o s t   d u e   t o   e x c e s s   s o l a r   s y s t e m ,   w h i c h   i n c l u d e s   t h e   e x t r a   s o l a r   a r r a y   a n d   b a t t e r i e s   c e l l s .       F r o m   ( 1 4 )   a n d   ( 1 5 ) ,   t h e   e x t r a   c o s t   o f   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   f o r   t h e   d e s i g n e d   l i f e t i m e   ( )   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s :     = K R (  ( ) ( ) )     ( 1 7 )     I n   t h e   p r e v i o u s   f o r m u l a ,   i t   s h o u l d   b e   n o t e d   t h a t   b o t h   o f   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   ( Y )   a n d   t h e   G T O   d u r a t i o n   ( n )   a r e   e x p r e s s e d   i n   t e r m   o f   y e a r s .   A l s o ,   t h e   r e v e n u e   l o s s   d u e   t o   t h e   d e l a y e d   u s a g e   o f   t h e   s a t e l l i t e   c h a n n e l s   ( )   i s   p r e s e n t e d   a s :     =           ( 1 8 )     w h e r e   i s   t o t a l   n u m b e r   o f   c h a n n e l s   i n   a l l   t h e   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s .   T h e r e f o r e ,   t h e   c o s t   o f   t h e   e x c e s s   s o l a r   s y s t e m s   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s :         = [ K ( )   (  ( ) ( ) ) ] - (     )     ( 1 9 )     F i g u r e   4   r e p r e s e n t s   t h e   a n a l y t i c a l   r e s u l t s   o f   t h e   e c o n o m i c   s t u d y   f o r   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e   f u l l   c h e m i c a l   o n e   a n d   i t   i s   e x p r e s s e d   u n d e r   t h e   f o l l o w i n g   p a r a m e t e r s ;   t h e   s a t e l l i t e   h a s   a   l i f e t i m e   o f   1 2   y e a r s   a n d   2 8 8   c h a n n e l s   i n   a l l   i t s   t r a n s p o n d e r s .   A l s o ,   t h e   n u m b e r   o f   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s   i s   2 4 ,   t h e   G T O   d u r a t i o n   ( n )   i s   s i x   m o n t h s   a n d   t h e   t r a n s p o n d e r   w e i g h t   ( )   i s   a s s u m e d   t o   b e   1 2   k g .   F r o m   t a b l e   1 ,   i t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e   s a v e d   w e i g h t   ( )   i n   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   o v e r   t h e   f u l l   c h e m i c a l   o n e   i n   w o r s t   c a s e   i s   a b o u t   1 0 9 0   k g .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   u s i n g     ( A .   L o t f y )   6 1     F i g u r e   4 .   T h e   i n t e r e s t   r a t e   v e r s u s   c h a n n e l   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   u n d e r   v a r i o u s   v a l u e s   o f   e x t r a   c o s t   d u e   t o   e x c e s s   s o l a r   s y s t e m       F i g u r e   4   i l l u s t r a t e s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   a p p l i e d   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e   a n d   t h e   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   p e r   c h a n n e l   f o r   v a r i o u s   v a l u e s   o f   t h e   t h e   e x t r a   c o s t ,   w h i c h   i s   d u e   t o   e x c e s s   s o l a r   s y s t e m   m a n u f a c t u r i n g .   T h e   r e s u l t s   s h o w   t h a t   a s   t h e   a p p l i e d   i n t e r e s t   r a t e   i n c r e a s e s ,   t h e   e s t i m a t e d   a m o u n t   o f   t h e   c h a n n e l   r e n t i n g   p a y m e n t   s h o u l d   b e   i n c r e a s e d   t o   h a v e   a   c o n s i d e r a b l e   r e v e n u e   t o   t h e   s a t e l l i t e   o w n e r .   F o r   t h e   s a m e   v a l u e   o f   t h e   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e ,   t h e   f i g u r e   d e m o n s t r a t e s   a l s o   a   l i n e a r   p r o p o r t i o n a l   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   e x t r a   c o s t   o f   t h e   s o l a r   s y s t e m   a n d   t h e   r e v e n u e   d u e   t o   t h e   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   o f   t h e   s a t e l l i t e   c h a n n e l s .   T h i s   m e a n s   t h a t   a s   t h e   e x t r a   c o s t   o f   t h e   s o l a r   s y s t e m   i n c r e a s e s ,   w h i c h   i s   c h a r g e d   i n   c a s e   o f   a d d i n g   m o r e   p a y l o a d ,   t h e   r e v e n u e   o f   t h e   a n n u a l   c h a n n e l s   r e n t i n g   p a y m e n t   i n c r e a s e s .   T h i s   i s   b e c a u s e   t h e   s u c c e s s   i n   r e d u c i n g   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   g i v e s   t h e   o p p o r t u n i t y   t o   i n c r e a s e   t h e   s a t e l l i t e   p a y l o a d ,   a n d   c o n s e q u e n t l y   a d d   e x t r a   c h a n n e l s ,   t h r o u g h   w h i c h   b i g g e s t   p r o f i t s   c a n   b e   a c h i e v e d   f r o m   t h e i r   a n n u a l   r e n t a l .     4 . 2 .     S a m e   n u m b e r   o f   t r a n s p o n d e r s   a n d   s a t e l l i t e   w e i g h t   r e d u c t i o n   A   n e w   e c o n o m i c a l   k e y   f a c t o r   w i l l   b e   a p p e a r e d   i n   t h i s   c a s e ,   w h i c h   i s   t h e   l a u n c h i n g   c o s t .   F o r   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s ,   t h e   l a u n c h i n g   c o s t   w i l l   d e c r e a s e   i n   a   d e s c e n d i n g   d e g r e e   f r o m   f u l l   c h e m i c a l   t o   h y b r i d   t o   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n s   d u e   t o   t h e   r e d u c t i o n   i n   t h e   r e l a t i v e   s a t e l l i t e   w e i g h t .   A s   a   c o m p a r i s o n ,   t h e   l a u n c h i n g   c o s t   f o r   a   G E O   s a t e l l i t e   o f   2 4   t r a n s p o n d e r s   i s   1 1 2 , 7 0 5 , 1 8 8   M $ ,   9 6 , 2 5 3 , 5 0 6   M $   a n d   7 5 , 4 8 4 , 1 8 8   M $   u s i n g   c h e m i c a l   p r o p u l s i o n ,   h y b r i d   p r o p u l s i o n   a n d   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n ,   r e s p e c t i v e l y .   I t   s h o u l d   b e   n o t e d   t h a t   e a c h   K i l o g r a m   i n   t h e   G E O   s a t e l l i t e   l a u n c h i n g   i n t o   s p a c e   m a y   c o s t   a r o u n d   3 0 , 0 0 0 / k g   [ 1 4 ] .   I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   s a t e l l i t e   m a n u f a c t u r i n g   c o s t   i s   f i x e d   t o   a n   e s t i m a t e d   v a l u e   o f   2 5 0   m i l l i o n   d o l l a r s ,   r e g a r d l e s s   t h e   p r o p u l s i o n   t y p e .   T h e   t o t a l   c o s t   o f   t h e   s a t e l l i t e ,   i n c l u d i n g   t h e   l a u n c h i n g   a n d   t h e   m a n u f a c t u r i n g   c o s t s   c a n   b e     e x p r e s s e d   a s :     = R (  ( ) )     ( 2 0 )     w h e r e   ( )   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   c h a n n e l s   i n   a l l   t h e   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s ,   ( R )   i s   t h e   c h a n n e l   a n n u a l   r e n t ,   ( Y )   i s   t h e   s a t e l l i t e   l i f e t i m e   a n d   ( i )   i s   t h e   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :   5 4     6 3   6 2 F i g u r e   5   i l l u s t r a t e s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e   v e r s u s   t h e   c h a n n e l   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   f o r   t h e   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n .   I t   s h o u l d   b e   n o t e d   t h a t   P T C ,   P T H   a n d   P T E   r e p r e s e n t   t h e   t o t a l   c o s t   o f   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e ,   t h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   a n d   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e ,   r e s p e c t i v e l y .   F o r   t h e   s a m e   a n n u a l   i n t e r e s t   r a t e ,   t h e   l o w e s t   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   p e r   c h a n n e l   i s   o f f e r e d   i n   c a s e   o f   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e .   T h e   h y b r i d   s a t e l l i t e   o f f e r s   a   h i g h e r   a n n u a l   c h a n n e l   r e n t i n g ,   w h i c h   r e a c h e s   i t s   h i g h e s t   p a y m e n t   i n   c a s e   o f   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e .   T h e r e f o r e ,   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   p r e s e n t s   s u p e r i o r   e c o n o m i c   a d v a n t a g e s   d u e   t o   i t s   c o m p e t i t i v e   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   o f   t h e   c h a n n e l s .   C o n s e q u e n t l y ,   i t   c a n   e a s i l y   a t t r a c t   t h e   s e r v i c e   p r o v i d e r s   t o   r e n t   i t s   c h a n n e l s ,   c o m p a r i n g   t o   t h e   h y b r i d   a n d   t h e   f u l l   c h e m i c a l   s a t e l l i t e s   o f   t h e   s a m e   c o v e r a g e   a r e a s .   T h i s   m e a n s   t h a t   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   c a n   a c h i e v e   a   h i g h e r   o c c u p a n c y   r a t e   a n d   a c c o r d i n g l y   g r e a t e r   r e v e n u e s .           F i g u r e   5 .   T h e   i n t e r e s t   r a t e   v e r s u s   t h e   c h a n n e l   a n n u a l   r e n t i n g   p a y m e n t   u n d e r   v a r i o u s   v a l u e s   o f   t h e   t o t a l   s a t e l l i t e   c o s t   d u e   t o   u s i n g   d i f f e r e n t   p r o p u l s i o n   t e c h n i q u e s       5 .   C O N C L U S I O N   T h e   E l e c t r i c   p r o p u l s i o n   i s   c u r r e n t l y   o n e   o f   t h e   m o s t   s u p e r i o r   t e c h n o l o g i e s   a n d   k e y   p l a y e r s   i n   t h e   m a r k e t   o f   t h e   t e l e c o m m u n i c a t i o n   G E O   s a t e l l i t e s .   T h i s   p a p e r   s t u d i e d   a n   o p t i m u m   d e s i g n   o f   t h e   s o l a r   P h o t o - V o l t a i c   ( P V )   p o w e r   s y s t e m   f o r   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   p r o p u l s i o n s ;   f u l l   c h e m i c a l ,   h y b r i d   a n d   f u l l   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e s .   T h e   p r e s e n t e d   d e s i g n   u s e s   t h e   t r i p l e   j u n c t i o n   ( 3 J )   s o l a r   c e l l s   a l o n g   w i t h   a n   a d v a n c e d   t y p e   o f   L i - i o n   b a t t e r y   s t o r a g e   s y s t e m ,   L i - i o n   V E S 1 8 0   b a t t e r i e s .   A n a l y t i c a l   c a l c u l a t i o n s   a r e   p e r f o r m e d   t o   e v a l u a t e   t h e   d e s i g n e d   s y s t e m   u s i n g   t h e   v a r i o u s   p r o p u l s i o n   t y p e s .   T h e   t e c h n i c a l   c a l c u l a t i o n s   i n c l u d e   t h e   s o l a r   a r r a y   a r e a   a n d   m a s s ,   t h e   r e q u i r e d   n u m b e r   o f   t h e   a s s e m b l e d   s o l a r   c e l l s   i n   a d d i t i o n   t o   t h e   s i z e   a n d   m a s s   o f   t h e   b a t t e r i e s .   U s i n g   t h e   f u l l   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n ,   t h e   d e s i g n   c a n   e f f i c i e n t l y   f u l f i l   a l l   t h e   s a t e l l i t e   p o w e r   r e q u i r e m e n t s ,   d u r i n g   b o t h   t h e   t r a n s f e r   o r b i t s   a n d   t h e   o n - s t a t i o n   p h a s e s ,   w h i l e   o f f e r i n g   a   b i g   f u n d   i n   t h e   s a t e l l i t e   t o t a l   c o s t .   T h i s   i s   b e c a u s e   i n   s p i t e   o f   i t s   r e q u i r e m e n t   t o   h a v e   a n   e x t r a   s o l a r   a r r a y   a r e a   a n d   b a t t e r i e s   c a p a c i t y ,   t o   f u l f i l l   t h e   o r b i t   t r a n s i t i o n   a n d   m a n e u v e r i n g   o p e r a t i o n s ,   i t   p r e s e r v e s   a n   e n o r m o u s   f u e l   s a v i n g   a n d   t h u s   m a g n i f i c e n t   o v e r a l l   w e i g h t   r e d u c t i o n   t h a t   r e a c h e d   6 0 % ,   c o m p a r e d   t o   t h e   c h e m i c a l   s a t e l l i t e s .     F i n a l l y ,   a n   e c o n o m i c   a n a l y s i s   i s   a p p l i e d   t o   c o m p a r e   b e t w e e n   t h e   p r o p u l s i o n   t e c h n o l o g i e s   a n d   i t   a c h i e v e s   t o   c o n c l u d e   t h e   b e n e f i t s   a n d   t h e   c o m m e r c i a l   f e a s i b i l i t y   i n   t w o   v a r i o u s   s c e n a r i o s ;   t h e   f i r s t   i s   d o n e   b y   a n a l y z i n g   t h e   e c o n o m i c   b e n e f i t s   i n   c a s e   o f   f i x i n g   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   w h i l e   i n c r e a s i n g   t h e   n u m b e r   o f   t r a n s p o n d e r s .   T h e   r e s u l t s   d r a w   a   h i g h   r e v e n u e   i n   c a s e   o f   u s i n g   t h e   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n   d u e   t o   t h e   m a s s i v e   i n c r e a s e   i n   t h e   e x t r a   n u m b e r   o f   s a t e l l i t e   c h a n n e l s   a n d   c o n s e q u e n t l y ,   i n   t h e   f i n a n c i a l   r e n t a l   r e t u r n s .   H o w e v e r ,   t h e   s e c o n d   s c e n a r i o   d i s c u s s e s   t h e   s a v i n g   p r o f i t s   d u e   t o   r e d u c i n g   t h e   s a t e l l i t e   w e i g h t   w h i l e   u s i n g   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   s a t e l l i t e   t r a n s p o n d e r s .   T h e   e l e c t r i c a l   s a t e l l i t e   a c h i e v e s   t h e   b e s t   r e s u l t s   d u e   t o   t h e   h u g e   f u e l   s a v i n g   a n d   c o n s e q u e n t l y ,   t h e   b i g   f u n d   o f f e r e d   i n   t h e   l a u n c h i n g   c o s t .   A s   a   c o n c l u s i o n ,   t h e   e l e c t r i c a l   p r o p u l s i o n   d r a w s   g r e a t   a d v a n t a g e s   a n d   p r o f i t s   t o   t h e   s a t e l l i t e   m a r k e t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       D e s i g n   P V   s y s t e m   f o r   a   s m a l l   G E O   s a t e l l i t e   a n d   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   u s i n g     ( A .   L o t f y )   6 3 R E F E R E N C E S   [ 1 ]   H e n d r i c k   L u b b e r s ,   A l e x a n d e r   S c h n e i d e r ,   M a r k u s   P e u k e r t . ,   E l e c t r i c   p r o p u l s i o n   a p p l i c a t i o n s   i n   t h e   s m a l l G E O   p r o d u c t   l i n e ,   D e u t s c h e r   L u f t -   u n d   R a u m f a h r t k o n g r e s s ,   2 0 1 4 .   [ 2 ]   S h e t h ,   V a t s a l . ,   " S p a c e c r a f t   E l e c t r i c   P r o p u l s i o n A   r e v i e w , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R e s e a r c h   i n   A e r o n a u t i c a l   a n d   M e c h a n i c a l   E n g i n e e r i n g   v o l . 2 ( 9 ) ,   p p .   4 3 - 5 5 ,   2 0 1 4 .   [ 3 ]   M o h a m e d ,   A h m e d   M o k h t a r ,   e t   a l . ,   " T r a d e - o f f   a n a l y s i s   o f   l o w   e a r t h   o r b i t   s p a c e c r a f t   p o w e r   s u p p l y   s y s t e m   b y   G e n e t i c   a l g o r i t h m . "   A e r o s p a c e   C o n f e r e n c e ,   2 0 1 6   I E E E .   I E E E ,   2 0 1 6 .   [ 4 ]   J .   R .   W e r t z ,   D .   F .   E v e r e t t   a n d   J .   J .   P u s c h e l l ,   S p a c e   M i s s i o n   E n g i n e e r i n g :   T h e   N e w   S M A D ,   E d s .   H a w t h o r n e ,   C A ,   U S A :   M i c r o c o s m   P r e s s ,   2 0 1 1 .   [ 5 ]   A z u r - s p a c e   3 0 %   T r i p l e   J u n c t i o n   G a A s   S o l a r   C e l l ,   w w w . a z u r s p a c e . c o m .   [ 6 ]   D o n a l d   R a p p ,   T o m   H a m i l t o n ,   S o l a r   C e l l   a n d   A r r a y   T e c h n o l o g y   f o r   F u t u r e   S p a c e   S c i e n c e   M i s s i o n s .   C a l i f o r n i a   i n s t i t u t e   o f   t e c h n o l o g y   P a s a d e n a ,   C a l i f o r n i a ,   p p .   8 ,   2 0 0 2 .   [ 7 ]   D e   T a t a ,   M a r c o ,   e t   a l .   " S G E O   e l e c t r i c   p r o p u l s i o n   s u b s y s t e m   d e v e l o p m e n t   s t a t u s   a n d   f u t u r e   o p p o r t u n i t i e s , "   P r o c .   3 3 r d   I n t .   E l e c t r .   P r o p u l s .   C o n f .   2 0 1 3 .   [ 8 ]   D u d e c k ,   M . ,   e t   a l . ,   " P l a s m a   p r o p u l s i o n   f o r   g e o s t a t i o n a r y   s a t e l l i t e s   a n d   i n t e r p l a n e t a r y   s p a c e c r a f t . "   R o m a n i a n   J o u r n a l   o f   P h y s i c s ,   v o l .   5 6 ,   p p .   3 - 1 4 ,   2 0 1 1 .   [ 9 ]   B u s e k   s p a c e   p r o p u l s i o n   a n d   s y s t e m s   B H T - 1 5 0 0   B u s e k   H a l l   E f f e c t   T h r u s t e r .   [ 1 0 ]   L e p o r i n i ,   A . ,   e t   a l .   " D e v e l o p m e n t   o f   a   2 0   k W   C l a s s   H a l l   E f f e c t   T h r u s t e r , "   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   S p a c e   P r o p u l s i o n   2 0 1 6 .   [ 1 1 ]   S a f t - s p a c e   S a f t   b a t t e r i e s   p o w e r i n g   o u t e r   s p a c e   f o r   5 0   y e a r s :   e x t r e m e   p e r f o r m a n c e   b a t t e r i e s   m e e t i n g   t h e   d e m a n d s   o f   s p a c e   a p p l i c a t i o n s ,   w w w . s a f t b a t t e r i e s . c o m   [ 1 2 ]   O r a b y ,   O s a m a   A . ,   e t   a l . ,   U A S a t   S o l a r   A r r a y   D e s i g n   a n d   P e r f o r m a n c e   C h a r a c t e r i s t i c s .   2 0 1 4 .   [ 1 3 ]   L . B l a n k   a n d   A .   T a r q u i n   B a s i c   o f   E n g i n e e r i n g   E c o n o m i c s   M c G r a w   H i l l ,   N e w   Y o r k ,   p p . 2 9 ,   2 0 0 8 .   [ 1 4 ]   A .   B a c o n ,   " M i c r o   L a u n c h :   T h e   E l e c t r i c   R o c k e t " 1 3 t h   R e i n v e n t i n g   S p a c e   C o n f e r e n c e   9 - 1 3 t h   2 0 1 5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.