Die Ebene der Umlaufbahn von Juno um Jupiter ist nicht die Ebene der Ekliptik. Wie kam es in dieses Flugzeug?

Die Ebene der Umlaufbahn um die Sonne steht nicht in direktem Zusammenhang mit der planetenbezogenen Ebene der Hyperbel bei der Annäherung an den Jupiter oder entsprechend der Umlaufbahn um den Jupiter nach der Einfügung in die Umlaufbahn. Die Ebene und Form der Umlaufbahn um die Sonne relativ zu Jupiters Äquatorialebene bestimmt seine Annäherungsdeklination an Jupiter. Das ist im Wesentlichen das Negative des Breitengrades Ihres atmosphärischen Eintrittspunkts auf Jupiter, wenn Sie versuchten, Ihr Raumschiff so auszurichten, dass es das Zentrum von Jupiter trifft. Die Größe der Annäherungsdeklination begrenzt, wie äquatorial die Umlaufbahn sein kann, aber nicht, wie polar sie sein kann.

Bei der Annäherung an einen Körper kann sich Ihr Ziel an einer beliebigen Stelle in einer Ebene senkrecht zu Ihrer Anflugbahn befinden, und zwar im Wesentlichen ohne Kosten. Diese Ebene wird B-Ebene genannt:

Der Einfachheit halber zielen Sie auf einen Punkt auf der B-Ebene, den Sie schneiden würden, wenn der Planet nicht dort wäre oder keine Schwerkraft hätte. Sie überqueren tatsächlich die B-Ebene innerhalb dieses Punktes aufgrund der Schwerkraft des Planeten. Sie können auswählen, wie weit Ihr Zielpunkt vom Zentrum des Planeten entfernt ist, und den Winkel dieses Punktes irgendwo auf dem Planeten. Die Entfernung von der Mitte bestimmt Ihre kürzeste Annäherungsentfernung oder Ihren atmosphärischen Eintrittsflugbahnwinkel. Der Winkel bestimmt die Ebene Ihrer planetenbezogenen Anflugbahn, die die Ebene Ihrer Umlaufbahn sein wird.

Ihre Anflugdeklination definiert eine Linie durch die Mitte des Planeten, die auf einem Breitengrad eintritt, der der negativen Anflugdeklination auf der einen Seite entspricht, und auf einem Breitengrad austritt, der der positiven Anflugdeklination auf der anderen Seite entspricht. Diese Linie ist im Diagramm mit "S" gekennzeichnet. Stellen Sie sich eine Ebene vor, die diese Linie enthält, und Sie dürfen diese Ebene um diese Linie drehen. Das sind Ihre erlaubten Orbit-Flugzeuge. Eine solche Ebene ist die "Flugbahnebene" im Diagramm. Da Ihr Flugzeug den Breitengrad der Größe der Anflugdeklination überschreiten muss, darf die Neigung Ihrer Umlaufbahnebene zum Planetenäquator nicht geringer sein. Wenn es weniger wäre, dann könnte Ihre Umlaufbahn diesen Breitengrad nicht überschreiten.

Die Anflugneigung von Juno betrug etwa 8 °. Indem Sie dann auswählen, wie Sie die Jupiter-nächste Annäherung anvisieren, die sich irgendwo in einem Kreis um Jupiter befinden kann, können Sie jede endgültige Umlaufbahnneigung von 8 ° (prograd) über 90 ° (polar) bis 172 ° (retrograd) auswählen.

Nach dem Einfügen in die Umlaufbahn können Sie Manöver oder Vorbeiflüge von Satelliten durchführen, um die Umlaufbahnebene zu ändern, z. B. wenn Sie mehr äquatorial sein möchten, als die Anfluggeometrie erlaubt. Cassini ist der Meister darin, da sie ihre Umlaufbahn im Laufe ihrer Mission am Saturn viele Male dramatisch verändert hat, indem sie die Titan-Schwerkraftunterstützung nutzte.

Im Grunde kam Juno von etwas unterhalb auf Jupiter zu. Dadurch konnte es in eine Umlaufbahn verlangsamt werden, die es um die Pole des Planeten führt. Während seiner Reise zum Jupiter befand es sich in einem sehr geringen Winkel relativ zur Ebene der Jupiterbahn. Dieser Winkel wurde von den Flugingenieuren beim Start bestimmt und durch zwei Weltraummanöver und einen Vorbeiflug mit Unterstützung der Erdgravitation verfeinert. Dieser leichte Winkel reichte aus, um das Schiff unter Jupiter zu bringen, da seine Reise sehr lang war. Weitere Informationen über die Flugbahn von Juno finden Sie im Artikel von Spaceflight101 , der eine Flugbahnanimation von Juno enthält .

Wie in den Kommentaren erwähnt, konnte durch Auswahl der Startzeit und der anfänglichen Flugbahn jede relative Neigung zwischen Jupiter und dem Raumschiff erreicht werden.

Allerdings sind in Grad gemessene Ebenenänderungen in der Tat teuer, aber für eine Umlaufbahn, die bis zu 5 AE reicht, entspricht ein Grad relativer Neigung einer Abweichung von etwa 12 Millionen km.

Wenn die Missionskontrolle nach dem Vorbeiflug an der Erde erkannt hätte, dass sich Juno auf einem direkten Kollisionskurs mit Jupiter befand, hätten sie eine Korrektur von 1 Meter pro Sekunde "nach Norden" durchführen können; Juno würde dann Jupiters Nordpol in einer Entfernung von etwa 60.000 km überfliegen. Im Sonnenbezugssystem ist es immer noch eine Umlaufbahn mit geringer Neigung; in Jupiters Referenz ist es polar.

Ich schätze, die Startzeit und die Koordinaten müssen optimal ausgelegt worden sein, damit die Schwerkraftunterstützung Juno bereits viel weiter in einer geneigten Ebene positioniert, als letztendlich erforderlich war, aber über die lange Flugbahn durch den Zug von Jupiter an den richtigen Einstiegspunkt angepasst wurde.

Die NASA hätte zwei Werkzeuge, um den Schuss abzuwinkeln: die Umlaufbahn der Erde und ihre axiale Rotation.

Ich würde annehmen, dass sie die Flugbahn absichtlich nicht in der Ebene des Sonnensystems entworfen haben, sondern in einer geneigten Ebene, die sich nach Bedarf auf der großen Achterbahn auf dem Höhepunkt seiner Umlaufbahn auf und ab windet. Hut ab vor Isaac Newton.
Zitat von Wikipedia-Seite über Ulysses-Sonde

Um die Umlaufbahnneigung eines Raumfahrzeugs zu ändern, ist eine große Änderung der heliozentrischen Geschwindigkeit erforderlich. Jedoch überstieg die erforderliche Menge an Geschwindigkeitsänderung, um eine Umlaufbahn mit hoher Neigung von etwa 80° zu erreichen, die Fähigkeiten jeder Trägerrakete bei weitem.
https://en.wikipedia.org/wiki/Ulysses_%28spacecraft%29 .