Frage:
Warum sollte das James Webb Space-Teleskop im instabilen L2 bleiben?
Waffle's Crazy Peanut
2013-07-17 21:50:47 UTC
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Wir alle wissen, dass das James Webb Space-Teleskop 2018 gestartet werden soll. Es wurde beschlossen, dass die Umlaufbahn von JWST um den Lagrange-Punkt L2, der als einer deklariert wurde, elliptisch sein wird der instabilen Punkte (L1, L2, L3).

Warum sollte dann der Punkt umkreisen?

Ich habe ein paar Punkte . Die Instrumente des Teleskops sind sehr empfindlich und sollten immer von der Sonne ferngehalten werden (wirklich? Ist das so?) Und auch in einer kalten Umgebung - beide werden von L2 erfüllt. Wikipedia sagt dies:

Die kombinierten Gravitationskräfte von Sonne und Erde können an diesem Punkt ein Raumschiff halten, so dass theoretisch kein Raketenschub erforderlich ist, um ein Raumschiff in der Umlaufbahn um L2 zu halten. In Wirklichkeit ist der stabile Punkt vergleichbar mit dem eines Balls, der auf einer Sattelform balanciert ist. In einer Richtung treibt jede Störung den Ball in Richtung des stabilen Punktes, während in der Kreuzungsrichtung der Ball, wenn er gestört wird, vom stabilen Punkt abfällt. Daher ist eine gewisse Stationierung erforderlich, aber mit wenig Energieverbrauch (nur 2–4 m / s pro Jahr, aus dem Gesamtbudget von 150 m / s)

Erstens ist es wirklich so überhaupt stabil? Wenn das in der Realität so instabil ist, warum sollte es dort positioniert werden? Ich meine, L4 & L5 Punkte sind in Ordnung. Warum kann das Teleskop nicht so positioniert werden, dass es immer von der Sonne nach außen zeigt? (Erde auch, wenn sie nicht wollen, dass sich die Reflexion von ihr selbst aufbricht)

@geoffc: * "... Sonne kommt so?" * Deshalb erwähnte ich "von der Sonne nach außen gerichtet". IMHO, ich denke es kann gemacht werden ;-)
@PearsonArtPhoto Ja, ich dachte L3 mehr als L4 / L5. Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration. Ignoriere meinen Kommentar und lösche ihn möglicherweise.
@CrazyBuddy - in Bezug auf die Anforderung, Raumfahrzeuge von der Sonne fernzuhalten. Oh zum Teufel ja !! Das Teleskop wird laut Wikipedia bei "ungefähr 40 K (-233,2 ° C; -387,7 ° F)" betrieben. Im Weltraum, in der Entfernung von der Sonne, in der JWST betrieben wird, würde die direkte Sonneneinstrahlung es innerhalb weniger Minuten auf etwa 200 ° C erwärmen. Dies würde es unbrauchbar machen.
Völlig einverstanden, wir alle wissen wirklich, dass es 2018 veröffentlicht wird
Zwei antworten:
#1
+42
PearsonArtPhoto
2013-07-17 22:02:30 UTC
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Es gibt mehrere Gründe.

  1. Die Entfernung von der L2 zur Erde beträgt nur 1,5 Millionen km. Die L4 / L5 sind 1 AE oder etwa 150 Millionen km entfernt. Dies führt zu einer Verringerung des Verbindungsspielraums um 40 dB oder 1/10000. Das ist ziemlich wichtig. Um diesen Unterschied auszugleichen, benötigen Sie entweder eine größere Funkschüssel, mehr Leistung oder einen Datenverlust.
  2. Wie Sie bereits erwähnt haben, ist der Kraftstoffverbrauch ziemlich niedrig, um diese Position beizubehalten, und zwar nur in der Größenordnung von 150 m / s Delta v für die gesamte Mission. Das ist nicht viel und in der Tat weniger als , was erforderlich ist, um einen Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn zu halten.
  3. Der Satellit ist viel näher und verkürzt die Zeit auf Befehl ein Objekt. Das Licht benötigt nur 5 Sekunden, um James Webb zu erreichen, während es 9 Minuten dauert, um L4 / L5 zu erreichen. Dies schränkt die Fähigkeit ein, Echtzeitbefehle auszuführen, die gelegentlich nützlich sind (Think Gamma Ray Bursts, Super Novas usw.).
  4. ol>

    Unterm Strich wird das Kommunikationsproblem mit einem näheren Teleskop vereinfacht. und das macht mehr als wett, dass man ein bisschen mehr Kraftstoff nehmen muss.

... und wenn sie jemals * etwas * reparieren mussten, hypothetisch gesehen natürlich, roboterhaft oder bemannt, gelten auch hier die gleichen L2-Vorteile.
#2
+5
Erik
2013-07-20 20:41:54 UTC
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Ich glaube, es ist so, wie der Wikipedia-Unterartikel über L2 sagt:

Die Sonne-Erde L2 ist ein guter Ort für weltraumgestützte Observatorien. Da ein Objekt um L2 die gleiche relative Position in Bezug auf Sonne und Erde beibehält, sind Abschirmung und Kalibrierung viel einfacher.

Während dies zutrifft, gilt das Gleiche für so ziemlich jeden der L-Punkte.
@PearsonArtPhoto * Abschirmung * - L2 bleibt im Schatten der Erde, was bedeutet, dass die Sonne nicht blendet.
@SF., Im JW-Orbit gibt es keinen Schatten - https://space.stackexchange.com/a/4111/2843. Die Abschirmung ist einfacher als bei LEO, wenn sich ein sehr großes warmes IR-sendendes Objekt in zufälligen Winkeln um das Teleskop dreht - so viele Wärmeschocks pro Stunde, und es ist unmöglich, einen (aktiv und schnell rotierenden) EarthShield vor der Thermik zu verstecken Strahlung von der Erde für kryogene Spiegel. Erd "Schatten" im Maßstab - https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Penumbra "Der volle Kegel erstreckt sich über 1,32 Millionen km." Und L2 ist 1,5 Millionen. Die L2-Halo-Umlaufbahn ist 100 km vom L2-Punkt entfernt.
@osgx: das bedeutet nur keine volle Umbra. L2 verbleibt in [* antumbra *] (https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Antumbra), wodurch die Lichtmenge, die den Punkt erreicht, stark reduziert wird. Das ist definitiv anders als "kein Schatten" - anders als an jedem anderen Punkt der Erde-Sonne-Lagrange.
@SF. und immer noch befinden sich JWST (und andere Observatorien) auf einer Halo-Umlaufbahn von 100 Kilometern und versuchen, ihren Weg so lange wie möglich von [Antumbra & Penumbra] (https://space.stackexchange.com/a/24568) fernzuhalten. Gaia - http://issfd.org/ISSFD_2014/ISSFD24_Paper_S2-5_Renk.pdf "* Nachteil von Finsternissen ... Manöver zur Vermeidung von Finsternissen ... partielle Finsternis ... ist im Hinblick auf das thermische Gleichgewicht unerwünscht *"; JWST - https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160001318 "* Wesentliche Anforderungen an das JWST ... die ** Vermeidung von Erd- / Mondfinsternissen ** ... keine erlaubt, Einschränkungstreiber: Leistung und Wärme * "


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