In dieser großartigen Antwort habe ich erfahren, dass dem Marsrover Curiosity einige Aufgaben übertragen werden können und er die Arbeit und Navigation zumindest bis zu einem gewissen Grad selbst erledigen wird.
Das James-Webb-Weltraumteleskop muss seine Haltung beibehalten, damit der riesige Spiegel und andere Optiken und Experimente dunkel und kalt bleiben – etwa 50 Kelvin, während seine Solarzellen genug Sonnenlicht erhalten, um etwa 2 Kilowatt Strom zu erzeugen.
Es wird sich auch in einer etwas instabilen Halo-Umlaufbahn um Sonne-Erde L2 befinden. Typischerweise werden Raumfahrzeuge von Erdstationen aus überwacht, und Doppler-Messungen sind präzise genug, um zu entscheiden, wann Schubmanöver zur Korrektur der Umlaufbahn erforderlich sind, um zu verhindern, dass sie sehr weit wegwandern. Ohne sorgfältige, regelmäßige kleine Korrekturen wären viel größere kraftstofffressende Korrekturen erforderlich.
Diese Korrekturen sind normalerweise überraschend klein, in der Größenordnung von einem Kilometer, und haben eine Geschwindigkeit von tief unter einem Meter pro Sekunde. Präzise Doppler-Messungen werden mit detaillierten Umlaufbahnmodellen kombiniert, einschließlich Störungen, die zur Berechnung jedes Manövers auf der Erde verwendet werden, dann überprüft und doppelt überprüft, bevor die Anweisungen an ein Raumschiff in einer Halo-Umlaufbahn gesendet werden. Danach wird eine zweite Reihe von Messungen durchgeführt, um zu bestätigen, dass das Manöver die beabsichtigte korrigierende Wirkung auf die Umlaufbahn hatte.
Könnte das JWST seine eigenen regelmäßigen Manöver zur Korrektur der Umlaufbahn ohne Hilfe von der Erde durchführen, wenn dies unbedingt erforderlich ist? Angenommen, es gibt einen Ausfall oder einen Meteoriteneinschlag, der ein Kommunikationsproblem verursacht hat - kann es zumindest eine Umlaufbahn aufrechterhalten, bis eine Reparaturmission (mit Besatzung oder automatisiert) kommt, um es zu beheben?
Wenn ja, wie kann es seine eigene Position genau genug messen, damit die regelmäßigen Korrekturen gering sind? Während Sternnocken verwendet werden können, um die Lage zu bestimmen, wie wird die Position genau gemessen? Sind gelegentliche GPS-Messungen in dieser Entfernung möglich? Verfügt es über Kameras für sichtbares Licht, die gut genug sind, um hochpräzise Terminatormessungen oder sogar Mustererkennung von Landschaftsmerkmalen oder Bedeckungszeiten von/durch die Erde und den Mond durchzuführen?
Ich habe nicht allzu viel Zeit für Nachforschungen, da ich mich gleich auf den Weg zur Arbeit mache, aber eine schnelle Untersuchung des JWST zeigt nichts, was für Astrogation verwendet werden könnte.
Neugier kann teilweise aufgrund des Programmiergenies seiner Schöpfer und auch aufgrund der Tatsache, wie leicht die Hindernisse zu erkennen sind, seinen eigenen Weg finden. Eine Kamera kann leicht einen gefährlichen Felsbrocken ein paar Meter vor Ihnen erkennen, da es sich um ein großes, offensichtliches Objekt handelt. Nach dieser Erkennung ist alles andere eine Übung in der Wegfindung.
Astrogation ist viel schwieriger, weil Sie den Weg durch den leeren Raum suchen und nicht durch ein Geröllfeld. Im Gegensatz zu Felsen und Tälern sind Lagrange-Punkte nicht direkt nachweisbar. Sie müssen die Position eines Lagrange-Punktes von anderen Objekten ableiten, und ohne Referenzpunkte können Sie nichts tun.
Nun, nach dem, was ich zusammengetragen habe, hat das JWST keine erdgerichteten Teleskope oder Entfernungsmesser, die es verwenden könnte, um seine eigene Position zu bestimmen. Ohne Positionsdaten von der Erde gäbe es keine Möglichkeit herauszufinden, wo sich der Lagrange-Punkt relativ zu seinem eigenen Standort befindet, und es wäre unmöglich, die Position zu halten. In gewisser Weise ist die Erde eher ein Leuchtfeuer oder Referenzrahmen als ein Befehls- und Kontrollsystem.
Kurze Antwort ist nein - JWST verwaltet seine Umlaufbahnkorrekturen nicht selbst. Stationkeeping erfolgt vom Boden aus. Während des normalen Betriebs befinden sich sowohl Antennen mit mittlerer als auch mit hoher Verstärkung auf der Sonnenseite, die zum Empfangen von Befehlen und zum Übertragen von Telemetrie- und Entfernungs-/Doppler-Informationen verwendet werden können. Dieser Entfernungs- und Dopplerwert reicht aus, um Bahnkorrekturen vom Boden aus zu verwalten. Wie bereits erwähnt, handelt es sich wahrscheinlich um kleine Geschwindigkeitsänderungen, deren Auswirkungen sich im Laufe der Zeit summieren.
Bei L2 ist die Kontrolllautstärke von JWST absolut riesig. Irgendwo innerhalb des Kontrollvolumens ist für normalen Betrieb zulässig. Das Raumschiff wird mit einem Ephemeriden/Quaternionen hochgeladen und ist mit Sternentrackern ausgestattet – es hat also begrenzte Positionsinformationen, hauptsächlich zur Lokalisierung der Erde.
In Bezug auf "Neugier kann einige Aufgaben übertragen werden, und sie wird die Arbeit und Navigation selbst bewältigen, zumindest bis zu einem bestimmten Limit", ist JWST auch beobachtend. Jeder hochgeladene "Besuch" enthält eine Liste der durchzuführenden Beobachtungen und weist das Observatorium an, überall zu schwenken. Es wird während eines Besuchs von A nach B nach C schwenken, mit gelegentlichen Pausen für die Datenübertragung und autonomen Impulsentladungen. In diesem Sinne ist das Schwenken zu einer neuen Einstellung, das Erwerben und Lenken nach ausgewählten Sternen usw. ähnlich dem, was Curiosity tut. Außer dass sich JWST nicht am Boden bewegen muss, sondern nur im 3-D-Raum.
Durch die Verwendung des DSN ist es unwahrscheinlich, dass ein "Unfall" am Boden langfristige Auswirkungen auf die JWST-Kommunikation hat, ohne die primären und redundanten Kontrollzentren (STScI/GSFC) zu beeinträchtigen. Sollte dies über einen ausreichend langen Zeitraum geschehen, würde das Raumschiff auf einen Kommunikationsverlust reagieren und sich neu konfigurieren und neu ausrichten, um die Leistung und die Möglichkeit der Kommunikation zu maximieren - es könnte auf unbestimmte Zeit so bleiben.
Hobbes
äh
Andreas
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