James-Webb-Einfügung in die Umlaufbahn

Webb wird eine endgültige Kurskorrektur ausgeben, um es in die Umlaufbahn um L2 einzufügen . Es kommt von der Erde, also sollte die Annäherungsgeschwindigkeit höher sein als die gewünschte Bahngeschwindigkeit und der Vektor sollte von Erde und Sonne weg zeigen. Es braucht negatives Delta- v .

Wie kann JWST bremsen, ohne sich umzudrehen? Umdrehen ist keine Option, da die dunkle Seite des Teleskops möglicherweise nicht der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Der Motor befindet sich auf der heißen Seite und weist darauf hin, woher Webb kam. Wie kann es also die Geschwindigkeit verringern?

Es ist tatsächlich verwirrend, sich auf eine L2-"Umlaufbahn" zu beziehen, wie häufig die Begriffe zusammen verwendet werden. es ist eher wie stationkeeping.
@Fattie Laut Wikipedia-Artikel über Lagrange-Punkte ist eine Umlaufbahn sehr gut möglich. Die Einschränkung besteht darin, dass L1, 2 und 3 Objekte nur in tangentialer Richtung einziehen, nicht in radialer Richtung. Webb in L2 muss sich also radial (in der Sonne / Erde / Webb-Achse) mit seinem eigenen Triebwerk stabilisieren, kann aber natürlich in der Ebene senkrecht zu dieser Achse umkreisen. L4 und 5 stabilisieren sich tatsächlich in alle Richtungen. Sie ermöglichen volle natürliche Umlaufbahnen und können Trojanerkörper aufnehmen.

Antworten (1)

Wie kann JWST bremsen, ohne sich umzudrehen?

Antwort: JWST nicht.

Von mehr als Sie wissen wollten über Webbs Mid-Course-Korrekturen! :

Ein interessanter Aspekt des Webb-Starts und der Mid-Course-Korrekturen ist, dass wir immer „ein bisschen zu niedrig zielen“.

Der L2-Punkt und Webbs lose Umlaufbahn um ihn herum sind nur halbstabil. In radialer Richtung (entlang der Sonne-Erde-Linie) gibt es einen Gleichgewichtspunkt, an dem es im Prinzip keinen Schub erfordern würde, um in Position zu bleiben; dieser Punkt ist jedoch nicht stabil. Wenn Webb ein wenig in Richtung Erde driften würde, würde es (ohne Korrekturschub) immer näher driften; Wenn es ein wenig von der Erde weg driftet, würde es weiter weg driften.

Webb hat Triebwerke nur auf der warmen, der Sonne zugewandten Seite des Observatoriums. Wir möchten nicht, dass die heißen Triebwerke die kalte Seite des Observatoriums mit unerwünschter Hitze oder mit Raketenabgasen kontaminieren, die auf der kalten Optik kondensieren könnten. Das bedeutet, dass die Triebwerke Webb nur von der Sonne wegschieben können, nicht zurück zur Sonne (und Erde). Wir konzipieren daher die Starteinführung und die MCCs so, dass wir uns immer auf der Bergaufseite des Gravitationspotentials halten, wir wollen niemals über den Kamm gehen – und auf der anderen Seite bergab davondriften, ohne die Möglichkeit, zurückzukommen.

Daher wurde der Starteinsatz der Ariane 5 absichtlich so konzipiert, dass eine gewisse Geschwindigkeit in der Gegensonne-Richtung von der Nutzlast bereitgestellt werden kann.

MCC-1a wurde in ähnlicher Weise ausgeführt, um den größten Teil, aber nicht die gesamte erforderliche Korrektur herauszunehmen (um sicherzustellen, dass diese Verbrennung auch nicht überschießen würde). Auf die gleiche Weise werden MCC-1b, das für 2,5 Tage nach dem Start geplant ist, und MCC-2, das für etwa 29 Tage nach dem Start geplant ist (aber nicht zeitkritisch), und die stationären Verbrennungen während der gesamten Lebensdauer der Mission immer nur stoßen genug, um uns ein wenig schüchtern vor dem Kamm zu lassen.

Wir wollen, dass Sisyphos diesen Felsen weiter den sanften Hang nahe der Hügelkuppe hinaufrollt – wir wollen nie, dass er über den Kamm rollt und ihm entkommt.

Aus diesem Grund lobte der ESA-Sprecher den verwendeten Vulcain-Motor für seine Präzision, siehe diesen Artikel auf ARS Technica . Ich fragte mich, warum die Präzision gelobt wurde und nicht die Leistung. Ihre Antwort macht es jedoch vollkommen klar. Wenn es darum geht, der Nutzlast nur ein bisschen zu wenig Schub zu geben, dann braucht man einen präzisen Motor.
Sehr aufschlussreiche Antwort! Bedeutet das, dass JWST tatsächlich viel länger als 30 Tage brauchen wird, um seine "endgültige" Umlaufbahn zu erreichen? Wenn Sie versuchen, auf einer umgedrehten Parabel so nah wie möglich an der Spitze zum Stehen zu kommen, können die letzten "Meter" sehr lange dauern. Meine Intuition sagt, dass es extrem lange dauern kann, wenn man versucht, sehr nahe an der Spitze auf Null Relativgeschwindigkeit zu kommen.
Ja, ich glaube, sie sagten, dass der erste Brand, MCC-1a, zeitkritisch war, MCC-2 wurde als „flexibel“ angesehen.
@DohnJoe Sie brauchen mehr präzises GN & C (Führung, Navigation und Steuerung) als präzise Motoren. Ich muss noch an der Flugsoftwareentwicklung arbeiten / an der Simulationsentwicklung eines Fahrzeugs arbeiten, für das erwartet wurde, dass die Motorleistung (Schub, spezifischer Impuls) innerhalb von 1% der vorhergesagten Werte liegt. Präzise Motoren helfen, aber es sind die Ariane 5 GN&C-Software und die Sensoren, die die Leistung so gut gemacht haben, wie sie war.
@blobbymcblobby Ich habe das auch gelesen (über die Flexibilität von MCC-2), aber ich habe auch gelesen, dass MCC-2 der Orbit-Insertionsbrand ist . Das würde MCC-2 zeitkritisch machen, aber das genaue Timing wäre etwas gewesen, das sie vor dem Start nicht vorhersagen konnten.
@David_Hammen Ich denke, MCC-2 ist nicht so zeitkritisch, da es sich nicht um einen Breaking Burn, sondern um einen positiven Delta-V-Burn handelt. Wenn Sie es verschieben, riskieren Sie nur, dass Ihre Bewegung in Richtung der L2-Orbitebene zu früh stoppt und Sie früher auf die Erde zurückfallen. Am Ende verbringen Sie mehr Zeit auf einem steileren Teil der Parabel. Dadurch wird Kraftstoff verschwendet. MCC-2 ist also „nur“ in Bezug auf den Gesamttreibstoffverbrauch zeitkritisch.
@DavidHammen Das habe ich in den Diskussionen an anderer Stelle argumentiert: In L2 gibt es nichts zu umkreisen und daher keine Einfügung in die Umlaufbahn - JWST befindet sich bereits in der richtigen Umlaufbahn (um die Sonne bei 1AE + 1,5 Gm), es bedarf nur einer letzten Umlaufbahnanpassung, um zu bleiben lange am richtigen Ort - was nicht zeitkritisch ist.
Wenn Sie an einem beliebigen Punkt in der Nähe von L2 ankommen, stellen Sie sicher, dass Sie eine entsprechend sorgfältig ausgewählte Richtung und Geschwindigkeit haben, die für diesen Punkt geeignet sind, sobald Sie dort ankommen, und Sie befinden sich im Orbit. Buchstäblich. In gewissem Sinne ist das Einsetzen in die Umlaufbahn einfach, vorausgesetzt, Sie überschießen nicht und stellen sicher, dass Sie "nah genug" an einer Tangente einer geeigneten Umlaufbahn sind, wenn Sie sich nähern.
Ich stelle aus früheren Dokumentationen fest, dass MCC-2 bis zu 109 Tage später aufgetreten sein könnte. Es wurde auch darauf hingewiesen, dass "..MCC-2 als erstes Stationshaltemanöver angesehen werden könnte".
@Jpsy: Sie können sich die Entfernung/Zeitachse auf webb.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html ansehen . Sie können auf „Zeit“ oder „Entfernung“ klicken, und tatsächlich liegt JWST auf der Entfernungsskala viel näher an L2 als auf der Zeitskala.
Der Vulcain-Engine für ihre "Präzision" zu danken, ist eine super seltsame Aussage. Der Vulcain ist der Motor der ersten Stufe, nicht der Motor der zweiten Stufe. Sicherlich müssen sie den HM7B gemeint haben, der der Motor der zweiten Stufe ist, und wäre der eigentliche mit der Präzisionsbeschränkung gewesen?
Mit anderen Worten, das potenzielle Energieregal von L2 (ein Regal ist die Spitze entlang eines Gravitationsschachts) ist schmal (der radiale Vektor) und breit (der tangentiale Vektor). Breit bedeutet stabiler und die Natur erledigt die Arbeit. Eng bedeutet, dass Webb zurück in die Schwerkraft der Erde fällt, es sei denn, Webbs Raketen halten es auf diesem schmalen Teil des Regals.
@BruceRay die heutige Endverbrennung für die orbitale Einfügung in L2 war nur 1,6 M S . Alle Verbrennungen halten JWST auf der Erdseite des L2-Gravitationsbrunnens, da JWST seine Raketen nur vorwärts und niemals rückwärts abfeuern kann. Wie viel Marge haben sie also? Wenn die heutige Verbrennung ein zusätzliches x gewesen wäre M S , dann wäre JWST auf der anderen Seite der L2-Gravitationsquelle und wäre aufgrund dieser zusätzlichen Geschwindigkeit schließlich dem L2-Lagrange-Punkt entkommen.
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